北京理工大学姜澜今日Adv. Mater.:超快成型激光合成MXene量子点/石墨烯,透明超级电容器!

在本文中,作者开发出一种原位策略,即通过飞秒激光光化学合成出均匀地附着在激光还原氧化石墨烯(LRGO)上MXene量子点(MQDs),其表现出优异的电化学电容和超高的透明度。

论文信息

北京理工大学姜澜今日Adv. Mater.:超快成型激光合成MXene量子点/石墨烯,透明超级电容器!

第一作者:Yongjiu Yuan

通讯作者:姜澜教授

通讯单位:北京理工大学

DOI:10.1002/adma.202110013

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电子器件的未来发展趋势将导致行业对便携式、轻型、柔性和光学透明设备的巨大需求。因此,储能系统的透明性、微型化和柔性也成为主要的考虑因素。尽管超透明电极在光电子和能源技术领域已引起科研人员的广泛关注,但平衡能源储存性能与透明度仍然具有挑战性。

北京理工大学姜澜今日Adv. Mater.:超快成型激光合成MXene量子点/石墨烯,透明超级电容器!

图1. 在GO分散液中,三种不同类型的激光加工MXene的示意图与加工机理。

文章要点1:在本文中,作者开发出一种原位策略,即通过飞秒激光光化学合成出均匀地附着在激光还原氧化石墨烯(LRGO)上MXene量子点(MQDs),其表现出优异的电化学电容和超高的透明度。

文章要点2:作者对合成过程中的机理和等离子体动力学进行了详细分析与观察,研究表明得益于纳米级尺寸与额外的边缘态,LRGO上负载的独特MQDs可以大大提高电极的比表面积。

文章要点3:测试表明,所制备出的MQD/LRGO超级电容器表现出高柔性和耐久性,超高的能量密度(2.04 × 10−3 mWh cm−2),长循环寿命(12000循环后为97.6%),杰出的电容(10.42 mF cm−2),以及高透明度(超过90%)。

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图2. MQD/LRGO复合材料的形成过程示意图。

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图3. 三种不同类型激光加工出MQD/LRGO复合材料的结果比较。

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图4. MQD/LRGO的微观形貌与光谱学表征。

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图5. 不同类型激光制备出MQD/LRGO超级电容器的电化学性能。

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图6. TSBL-MQD/LRGO超级电容器的光学与电化学性能。

参考文献

YongjiuYuan, Lan Jiang, Xin Li, Pei Zuo, Xueqiang Zhang, Yiling Lian, Yunlong Ma, MishengLiang, Yang Zhao, Liangti Qu. Ultrafast Shaped Laser Induced Synthesis of MXene QuantumDots/Graphene for Transparent Supercapacitors. Adv. Mater. 2022. DOI:10.1002/adma.202110013.

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