成果简介
为了克服传统的超级电容器电极材料的低能量密度和低导电性，本文，青岛科技大学吴琼副教授团队在《Int. J. Biol. Macromol》期刊发表名为“Chitosan/graphene oxide hybrid hydrogel electrode with porous network boosting ultrahigh energy density flexible supercapacitor”的论文，研究提出了一种通过微波辅助水热合成生物基壳聚糖与多孔氧化石墨烯制备的混合水凝胶。这种二元水凝胶通过化学预处理被赋予异原子官能团和导电多孔网络，而其中在壳聚糖的酰化改性过程中引入了酰胺和羧基，使其可溶于水以进行充分的反应，而氧化石墨烯在缺陷区的氧化蚀刻促进了平面内纳米孔网络，提供了丰富的活性表面和短的离子扩散途径。
益于高导电性和柔韧性，这种水凝胶在作为三电极中的无添加剂电极时表现出良好的性能，在5A/g下具有377F/g的高比电容。水凝胶表面丰富的氮和氧基团直接有助于高电容，而面内纳米孔和分层多孔网络有助于提高其润湿性，加速电荷转移并增强其电荷存储能力。当水凝胶复合材料被采用到使用木质素水凝胶电解质的柔性固态超级电容器中时，它在0.5A/g下展现出210F/g的比电容，在150W/kg的功率密度下具有31Wh/kg的超高能量密度。固态超级电容器在信号传感器和便携式能量存储等应用中显示出巨大潜力。
图文导读
图1.MCHG的制备过程示意图。
图2、中的SEM和TEM图像显示了制备样品的形貌和微观结构
图3.（a） XRD图谱和（b）CG、MCG、CHG 和MCHG的拉曼光谱。
图4.水凝胶CG、MCG、CHG和MCHG在1M H2SO4中在三电极系统下的电化学性能
图5. 固态对称超级电容器中MCHG的电化学性能
图6、固态超级电容器装置的应用
小结
本研究通过微波辅助水热合成M-Cs和HGO合成杂化水凝胶。作为一种柔性器件，固态对称超级电容器有望成为信号传感器和便携式储能设备应用的候选者。
文献：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.11.201
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