成果简介
通过引入导电聚合物抑制氧化石墨烯（GO）薄膜的片状堆积被证明是开发基于石墨烯的电化学储能电极的有效途径。本文，陕西师范大学雷志斌教授团队在《ACS Appl. Nano Mater.》期刊发表名为“Incorporating Conducting PEDOT between Graphene Films for Stable Capacitive Energy Storage”的论文，研究提出一种简单的方法，通过在GO片之间加入聚（3,4-亚乙二氧基噻吩）：聚（4-苯乙烯磺酸）（PEDOT:PSS）来制备聚（3,4-亚乙二氧基噻吩）/GO（PEDOT/GO）混合薄膜。
随后，部分PSS的溶解大大促进了离子扩散动力学，并同时提高了薄膜的电导率，高达931Sm-1。它的比电容为210Fg-1，并在10 000次循环后保留了98%的电容值。在肼蒸气中进一步还原PEDOT/GO薄膜，将GO转化为化学还原的石墨烯氧化物（rGO），同时将紧凑的薄膜扩展为泡沫状结构。由于更多的电化学活性位点和有利的离子通道，PEDOT/rGO薄膜实现了增强的电容性能，包括更大的比性能257Fg-1，在0.2-10 Ag-1中更高的速率能力54%，以及卓越的循环稳定性，在10 000次循环中保持97%的电容。用PEDOT/rGO薄膜组装的全固态电容器在大弯曲角度下也表现出良好的电容性能和优异的柔韧性。这些优异的电化学性能表明PEDOT/rGO薄膜在柔性电化学储能领域具有巨大潜力。
图文导读
方案 1.PEDOT/rGO薄膜的制造过程图示
图2.GO和PEDOT-0.8 / GO薄膜的结构表征
图3. GO和PEDOT-x/GO薄膜在1.0M H2SO4水电解质中的电化学性能。
图4. PEDOT-0.8/GO和PEDOT-0.8/rGO薄膜在三电极系统中的电化学性能。
图5 基于PEDOT/rGO的柔性超级电容器的电容性能
小结
综上所述，本文开发了一种简单的组装策略，成功地将PEDOT:PSS纳入GO纳米片之间。去除PSS不仅使薄膜的电导率提高了150倍，而且还留下了许多有利于离子扩散的离子通道。结果表明，PEDOT/rGO薄膜电极在配置柔性储能设备方面具有很大的潜力。
文献：https://doi.org/10.1021/acsanm.2c04878
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