化學(xué)專業(yè)外文翻譯--自組裝石墨烯—碳納米管復(fù)合膜制備超級(jí)電容器

1、自組裝石墨烯—碳納米管復(fù)合膜制備超級(jí)電容器1中文 2890 字出處： 出處：The Journal of Physical Chemistry Letters, 2009, 1(2): 467-470自組裝石墨烯—碳納米管復(fù)合膜制備超級(jí)電容器Dingshan Yu and Liming Dai*Department of Chemical Engineering, Case Western Reserve University, Cle

2、veland, Ohio 44106摘要：在 PEI 陽離子存在的條件下，通過還原剝離的氧化石墨制得穩(wěn)定的石墨烯片水溶液分散體系。得到的可溶于水的被 PEI 改進(jìn)的石墨烯薄片與有氧酸多層碳納米管經(jīng)順序自組裝形成復(fù)合碳薄膜。這些合成膜被證實(shí)擁有明確界定的納米孔的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)碳結(jié)構(gòu)，其被期待制成超級(jí)電容器，同時(shí)顯示接近矩形的伏安循環(huán)，即使在較高的掃描速率 1V/s，平均比電為 120F/g。關(guān)鍵詞：納米顆粒和納米結(jié)構(gòu)由于其獨(dú)特的電性能、機(jī)械性能

3、和大的比表面積，具有二維(2D)碳納米結(jié)構(gòu)的石墨烯納米薄膜（GNs）將成為一種新型的有前途的材料，在制動(dòng)器、太陽能電池、場致發(fā)射裝置、場效應(yīng)晶體管、超級(jí)電容器和電池方面有很大的應(yīng)用前景。1-7把石墨烯薄膜作為儲(chǔ)能電極的合成膜成為特別有吸引力的選擇項(xiàng)目。8,9 在這種情形下，在納米級(jí)別上通過控制合成膜的組成和結(jié)構(gòu)來改進(jìn)合成膜的性能非常關(guān)鍵。因此，使石墨烯薄膜具有可控加工的性能是重要的。近來，通過溶液的氧化還原把剝離的石墨轉(zhuǎn)變成氧化石墨烯(

4、GOs)制得溶解狀態(tài)的 GNs，10 溶解狀態(tài)的 GNs 制成 GN功能膜有多種溶液加工方法，如過濾，11 溶劑蒸發(fā)成膜，12 電泳沉積 13 和 Langmuir-Blodgett 沉積 14。然而上面提到的大部分方法由于薄膜的結(jié)構(gòu)-性質(zhì)難以控制，石墨烯團(tuán)聚導(dǎo)致的表面積減小將影響其能量儲(chǔ)藏。因此，在儲(chǔ)能方面的應(yīng)用，我們想用一維(1D)碳納米管(CNTs)物理分離二維石墨烯片保持石墨烯高的比表面積。自組裝石墨烯—碳納米管復(fù)合膜制備超級(jí)電

5、容器3圖 1 (a)數(shù)碼照片顯示出濃度為 0.25 毫克/毫升水性分散的還原氧化石墨烯溶液，在PEI 存在下；(b)在 PEI-GN 體系中分散的單層石墨烯的 AFM 圖；(c)剖面顯示厚度的PEI-GN 片狀。這些獲得的被 PEI 修飾的石墨烯可進(jìn)一步利用拉曼光譜儀（圖 S1a，支持信息） 、傅里葉紅外光譜儀（圖 S1b）和 X 射線光電能譜(XPS)分析，圖 2 是 GO 和被PEI 修飾的石墨烯的 XPS 光譜。圖 2a 顯示的是

6、 PEI-GN 的 XPS 光譜，其 N 的峰與GO 的 XPS 光譜相比，清晰的表明 PEI 鏈吸附在合成 GNs 上。正如預(yù)期的那樣，在圖 2b 中的 GO 的 C1s 光譜波峰在 288.1 和 286.3ev，這是由于 C＝O 和 C-O 鍵的影響。相比之下，PEI-GN 的 C1 光譜由于 C＝O 和 C-O 官能團(tuán)的存在會(huì)出現(xiàn)明顯的波峰降低(圖 2c)。GO 的表面氧基團(tuán)預(yù)計(jì)達(dá)到 31.1%，但是在用混合有 PEI 的肼處理

7、后氧含量降至 8.9%。結(jié)果表明在 PEI 和肼的還原下有大量的脫氧反應(yīng)發(fā)生。這期間，在 PEI-GN 中氧的百分?jǐn)?shù)達(dá)到 8.1%，表明 PEI 鏈連接在石墨烯薄膜。此外，PEI-GN的 C1s 和 N1s 的 XPS 光譜表明胺 NH2(NH3+)( C1s 在 287.8eV 和 N1s 在 399.5eV)和酰胺鍵 N-C＝O 存在，24 表明一些 PEI 鏈已經(jīng)經(jīng)由酰胺鍵的形成在石墨烯表面形成共價(jià)連接。圖 2 和 GO 和 P