成果简介
本文，贵州大学Xiaoning Tang、Xiaohu Chen、Jiaojing Shao等研究人员在《Energy Fuels》期刊发表名为“Hierarchically Porous Graphene Aerogels with Abundant Oxygenated Groups for High-Energy-Density Surpercapacitors”的论文，研究通过牺牲二氧化锰模板的方法，实现了具有丰富含氧基团和手撕面包状大形态的分层多孔石墨烯气凝胶（HP-GA）。石墨烯片上的含氧基团提高了HP-GA对水电解质的润湿性，并有助于产生赝电容。
作为二氧化锰和盐酸反应的结果，氯（Cl2）气体负责形成分层多孔的微结构和手撕面包状的大形态，确保电极内有较大的电解质可接触表面积。当作为超级电容器的活性电极材料时，HP-GA在水溶液电解质中表现出284Fg-1（1Ag-1）的大比电容和10 Wh kg-1（250 W kg-1）的超高能量密度。这项工作提供了一种多样化、简单且易于控制的方法来改变石墨烯基凝胶的微观结构和宏观形貌，这些凝胶在吸附、储能、隔热、隔音和智能传感系统等许多领域都有很好的应用前景。
图文导读
图1. 具有手撕面包状形态的HP-GA的制备方案。
图2.（a）XRD图谱，（b）XPS测量，（c）GA和HP-GA的O1s的高分辨率XPS光谱，（d）使用HCl作为羟基保护剂形成HP-GA示意图，以及（e和f）6M KOH电解质在GA和HP-GA上的静态接触角。
图3.（a和b）GA和（c和d）HP-GA在不同放大倍数下的SEM图像和（e）HP-GA.的EDX元素映射图像。
图4.（a）N2吸附-解吸等温线，（b）孔径分布曲线，以及（c和d）100次压缩循环后GA和HP-GA在50%应变下的应力-应变曲线。
图5、（a）HP-GA的CV曲线，（b）GA和HP-GA在10 mV s-1时的CV曲线，（c）HP-GA的GCD曲线，（d）1 A g-1时的GCD曲线，（e）通过GCD研究计算的比电容值与电流密度的关系，（f）GA和HP-GA的Nyquist图和（g）Ragone图，以及（h）HP-GA和（i）GA在5 A g-1的5000周期后的周期稳定性。插图显示了由HP-GA和GA器件供电的红色LED的照明情况。
小结
综上所述，这项工作为改变石墨烯基气凝胶的微观结构和宏观形貌提供了一种多用途和简单的方法。
文献：https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.2c02723
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