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中科院在石墨烯粉體制備及高性能超級電容器研究方面取得進(jìn)展

來(lái)源：中科院更新時(shí)間：2016-12-19 08:28:10 瀏覽次數：

　　近日，中科院馬衍偉等在石墨烯量化制備及高性能石墨烯基超級電容器方面取得進(jìn)展，提出以二氧化碳為原料，采用自蔓延高溫合成技術(shù)，成功實(shí)現了兼具高導電性和高比表面積石墨烯粉體的快速、綠色、低成本制備。
　　高品質(zhì)石墨烯的工業(yè)化大規模制備一直是世界性難題。目前，石墨烯粉體規?；苽涞募夹g(shù)路線(xiàn)主要基于膨脹石墨剝離法和氧化石墨還原法。但膨脹石墨剝離法通常得到的是低比表面積的多層石墨片，而氧化石墨還原法制備的石墨烯由于殘留的氧官能基團和結構缺陷導致低導電性，嚴重制約了石墨烯的潛在應用。
　　針對上述問(wèn)題，馬衍偉等采用二氧化碳為原料，金屬鎂粉為還原劑，納米氧化鎂為模板劑，通過(guò)鎂粉在二氧化碳氣氛中自蔓延燃燒方式，成功制備出富含介孔結構的石墨烯，如圖1所示。

圖1 自蔓延高溫合成制備石墨烯流程示意圖

圖1 自蔓延高溫合成制備石墨烯流程示意圖

　　目前所制的石墨烯電導率高達13000S/m，比表面積為709m²/g，綜合性能優(yōu)異，并在離子液體電解液中表現出優(yōu)越的電化學(xué)性能?；陔姌O材料的比電容高達244F/g，能量密度高達136Wh/kg，功率密度高達1000kW/kg，循環(huán)100萬(wàn)周后，容量保持率仍大于90%，如圖2所示。

圖2 石墨烯基超級電容器的能量/功率性能和循環(huán)壽命

圖2 石墨烯基超級電容器的能量/功率性能和循環(huán)壽命

　　該石墨烯制備方法反應過(guò)程耗時(shí)短、環(huán)境友好、成本低、易于工業(yè)化推廣，將有力促進(jìn)石墨烯在超級電容器等儲能領(lǐng)域中的實(shí)際應用。

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