石墨烯已成为高性能超级电容器电极极具前景的候选材料。其原子级薄的二维结构和卓越的物理性能，为设计混合纳米材料提供了理想的基础平台，而这些材料对于提升电化学性能指标至关重要。然而，这些基于石墨烯的混合材料的实际应用面临着关键挑战，包括合成过程中引入的缺陷导致的电子性能退化，以及对伪电容组分的负载和分布控制不足，从而削弱了它们的协同潜力。为解决这些根本性问题，本文，吉林大学刘朝阳 教授、田文晶 教授、华东师范大学刘少华 特聘教授等在《Small》期刊发表名为“2D Laminated Hybrid Architectures Based on Graphene/Mesoporous Polyaniline for High-Performance Supercapacitor Electrode”的论文，研究利用电化学剥离石墨烯（EG）和介孔聚苯胺（PANI）纳米片，开发了一种新型二维层状混合结构，将电双层电容与赝电容协同结合。
高剪切混合技术确保了不同配比下纳米尺度的均匀混合，同时防止了石墨烯的重新堆叠。强烈的界面相互作用证实了层状混合结构的形成，从而优化了微观结构，显著提升了电荷存储特性。该混合电极实现了高达424.58 F/cm³的体积电容和优异的倍率性能。本研究为构建基于石墨烯的二维层状混合结构提供了合理的设计方法，推动了下一代储能技术的发展。
图1、(a) Synthesis protocol of 2D mesoporous PANI nanosheets and 2D PANI-blank nanosheets. (b) Schematics of the construction of 2D EG-PANI hybrid architecture via shear-mixing approach.
本文提出了一种可扩展的策略，通过剪切混合将电化学剥离的石墨烯与介孔聚苯胺在界面处组装成二维混合结构，从而制备高性能超级电容器电极材料。该设计通过结合缺陷最小的导电路径、人工设计的离子扩散通道以及稳定的法拉第界面，同时克服了传统复合材料的关键局限，实现了高体积电容与出色的倍率性能。本方法为先进储能材料的可扩展制备确立了新范式，弥合了功率密度与能量密度之间的关键差距。尽管二维介孔结构与π–π界面协同增强了电化学性能，但通过缓解聚苯胺（PANI）活性退化来进一步提升长期循环稳定性，仍是未来研究的有前景方向。解决PANI基材料中这一普遍存在的挑战，将为其在高性能储能设备中的实际应用铺平道路。
文献：https://doi.org/10.1002/smll.202600004
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