成果简介
用于储能的石墨烯/赝电容复合电极材料通常得益于每种成分的优势，然而，由于不同相之间的弱相互作用和有限的界面面积，它们在结构完整性和速率性能方面也面临着重大挑战。为了解决这些问题，本文，南通大学Min Li、Wujun Ma、东华大学 相恒学 等《Carbon》期刊发表名为“Graphene heterostructure fiber with enhanced physicochemical properties for flexible solid-state supercapacitors”的论文，研究提出了一种简便的策略，将二维/二维范德华力和氢键整合在一起，有效地将各组分紧密结合在一起。我们设计并构建了一种异质结纤维，通过静电自组装将质子化的g-C3N4固定在 GO 纳米片上，从而说明了这一概念。由此产生的 g-C3N4/RGO异质结构纤维具有更强的导电性和更好的机械性能。
在用作超级电容器电极时，它在0.1Acm-3 的电流密度（Id）值下显示出 70.6 F cm-3 的高比电容，此外还具有优异的循环稳定性（15000 次循环后保持 99.4%）、速率能力（Id=2A cm-3 时保持55.8%）和持久的机械灵活性。我们预计，这项研究将为制造异质结构纤维的耐用性和高速率储能设备提供启发。
图文导读
图1. g-C3N4/RGO 异质结构纤维的制造过程示意图。
图2. g-C3N4/GO 异质结构的形态和光谱表征
图3. 分别获取的异质结构纤维（A-C）和复合纤维（D-F）的截面 SEM 图像。(G）导电率与弯曲次数的关系。(H）典型的应力-应变曲线。(I) 得到的 N2 吸附-解吸等温线。
图4. 测量到的异质结构和复合FE的电化学性能。
图5. 基于异质结构纤维的超级电容器的电化学性能参数
小结
在这项工作中，我们设计了一种用于柔性超级电容器电极的 g-C3N4/RGO 异质结构纤维的简便制备策略。质子化 GO 和 g-C3N4 纳米片通过静电自组装，两种构件通过范德华力和分子间 H2 键牢固地结合成一个整体，有效地防止了 g-C3N4 从 GO 纳米片上脱落，并在反复的电化学和机械循环中保持了电极结构的完整性。g-C3N4/RGO 异质结构 FE 的电导率、机械性能、SSA 值和活性位点都有明显提高，因此具有很高的容积电容、优异的速率性能以及出色的电化学和机械循环稳定性。这种制造二维/二维异质结构纤维的方法有望为制造各种异质结构纤维提供一种可行的方法。
文献：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2024.119381
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