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-預(yù)覽頁
【正文】 Department of Chemical Engineering, Case Western Reserve University, Cleveland, 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 。 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(chǎng)致 發(fā)射裝置 、 場(chǎng)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。 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 (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 LangmuirBlodgett 沉積 14。 15 這 種 LBL 技術(shù) 近 來被用于超薄的、導(dǎo)電性好的多層薄膜的制備，這些薄膜包含有混有羧酸 胺 和其他表面官能團(tuán)和帶有相反電荷的聚離子的 CNTs。 本文中 ，我們 最近研究 的大面積 的 多 元的復(fù)合 膜 通過 有序自組裝由 二維石墨烯薄 片 和一維 CNTs 在各種的基 底 上 靜電作用 形成，可用作 電化學(xué)測(cè) 試 。 圖 1(a)出示一個(gè)均勻分散的黑 色的 PEI 修飾的 GN(PEIGN)水溶液。觀察到的 薄膜厚度明顯比相應(yīng)的剝離氧化石墨烯薄膜 （ 1～ nm） 或原始的石墨烯薄片 （ ） 要厚。圖 2a 顯示的是 PEIGN 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。 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。 PEIGN表面上大量的 NH2基團(tuán)能夠得到質(zhì)子（ NH3+）通過一定的 pH調(diào)節(jié)，使PEIGN溶解在去離子 （ DI） 水中實(shí)現(xiàn) pH調(diào)控 (pH=29)， 25去離子水是有 利用 酸化材料自組裝石墨烯 — 碳納米管復(fù)合膜 制備超級(jí)電容器 4 （例如 MWNTCOOH） 26制備的帶負(fù)電荷的 多壁碳納米管（ MWNT） 順序自組裝得到。 25當(dāng)基材順序的沉浸在MWNTCOOH水溶液 (,pH=)26中之后， 能夠觀察到另一種隨機(jī)定向的不同長度的納米管層被組裝在覆蓋有石墨烯 (圖 3c)的基材上。 27［ PEIGN/MWNTCOOH］ 9的多層膜在第九次沉積循環(huán)后測(cè)得的 SEM圖。 自組裝石墨烯 — 碳納米管復(fù)合膜 制備超級(jí)電容器 5 圖 3 (a)帶正電的 PEIGN 和帶負(fù)電的 MWNT 的鍍膜工藝對(duì)吸收一定基底 (例如 ,矽晶圓 ,ITO玻璃 )； SEM 圖譜 (b)第一層 PEIGN 和 (c)第一個(gè)雙層 ［ PEIGN/MWNTCOOH]1的 薄膜 。測(cè)得的伏安曲線顯示出矩形形狀，應(yīng)用于電容器，平均比電容 （ 120F/g） 一般比那些垂直直線 28和不聚集的 CNT 電極要高。 總之，穩(wěn)定的含有聚合鍵的石墨烯水穩(wěn)定體系經(jīng)由混有陽離子 PEI 的剝離的氧化石墨還原制的。其自組裝石墨烯 — 碳納米管復(fù)合膜 制備超級(jí)電容器 6 顯示出矩形 CV，有高掃描速率 1V/S，平均比電容為 120F/g,很有希望制備成超級(jí)電容器。 自組裝石墨烯 — 碳納米管復(fù)合膜 制備超級(jí)電容器 7 參考文獻(xiàn) (1) Wang, Y.。Wang, C.。Huang, Y.。 Li, F.。 Mullen, K. Transparent, Conductive Graphene Electrodes for Dyesensitized Solar Cells. Nano , 8, 323–327. (4) Yoo, E.。 Kudo, T.。Ovindaraj, A.。 Tomovic, Z.。 Wei, T.。 Zhang, M.。 Qian, W.。 Gilje, S.。 Lu, G.。 Liu, Z.。 Song, M.。 Tang, D.。 Liu, C.。 Sun, X. M.。 Kotov, N. SingleWalled Carbon Nanotube Combing during LayerbyLayer Assembly: From Random Adsorption to Aligned Composites. Langmuir 2020, 21, 9381–9385. (16) Sun, Y. P.。 Jagota, A.。 Lustig, S. R.。 Sekol, R. C.。Kotov,.。 Hirsch, A. Molecular Design of Strong Singlewall Carbon Nanotube/Polyelectrolyte Multilayer Composites. Nat. Mater. 2020, 1, 190–194. (20) Kong, B.。 Li, C.。 Chen, L.。 Kaner, R. B.。 Dai, S.。 Brinson, L. Carbon Nanotubes for Binding to Polymers and Biological Systems. Chem. Mater. 2020, 17,1290–1295. (25) Jiang, L.。 Lee, S. W.。 Yamada, T.。 Tanaike, O.。 Beguin, F. Carbon Materials for the Electrochemical Storage of Energy in Capacitors. Carbon 2020, 39, 937–950. (30) Kim, Y.
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