北京林业大学《RSC Adv》：壳聚糖基氧掺杂活性炭/石墨烯复合材料，用于柔性超级电容器

成果简介

柔性超级电容器作为一种便携式储能装置引起了许多研究人员的广泛关注。作为一种独特的碳材料，石墨烯在超级电容器电极中显示出巨大的潜力，这主要得益于其大的理论比表面积、高的导电性和化学稳定性。因此，合理设计低成本、高比表面积和优异力学性能的石墨烯基水凝胶对于柔性可穿戴储能器件应用具有重要意义。

本文，北京林业大学任学勇副教授、 樊永明教授团队在《RSC Adv》期刊发表名为“Chitosan-based oxygen-doped activated carbon/graphene composite for flexible supercapacitors”的论文，研究使用一步水热法制造了掺氧活性炭/石墨烯复合水凝胶。在混合水凝胶中，被组装到还原氧化石墨烯（rGO）的框架中，以有效防止rGO纳米片的重新堆叠，并导致复合水凝胶的高比表面积和高电导率，从而产生优异的储能性能。最佳样品在 1Ag-1的电流密度下在 1 MH2SO4电解质中显示出 375.7Fg-1的高比电容。此外，组装的柔性超级电容器在 10Ag-1下 5000次充电/放电循环后显示出83% 的理想循环稳定性。这项工作中开发的简易方法对于提高超级电容器电极材料的性能具有重要意义。

图文导读

图1 、复合水凝胶的制备流程图。

图2、 冻干水凝胶样品的 FESEM 图像（a 和 b）。有机酸；(c) 生长激素；(d) GOAC3；(e) GOAC4；(f) GOAC2；(g) GH电极表面上一滴水的接触角测试；(h) GOAC3 电极表面上水滴的接触角测试。

图3、 (a) GH、GOAC4、GOAC3、GOAC2、AC 和 OAC样品的拉曼光谱；(b) GH 和 GOAC3 的 XPS 光谱调查；(c 和 d) GH 和 GOAC3 的 XPS C1s光谱；(e 和 f) GH 和 GOAC3 的 XPS O1s 光谱。

图4、电化学表征

图5、 电容性能和循环稳定性

小结

总之，通过简单的水热法制备壳聚糖基氧掺杂活性炭/石墨烯复合材料用于高性能超级电容器。这项工作的结果表明，生物质衍生的杂原子掺杂多孔碳和石墨烯的结合显示出作为先进储能材料的巨大潜力。

文献：https://doi.org/10.1039/D2RA03949D