山东科技大学：石墨烯/聚吡咯复合气凝胶，用于柔性超级电容器

成果简介

以对苯醌（BQ）和腐植酸（HA）为氧化还原活性剂和掺杂剂，本文，山东科技大学韩永芹副教授团队在《Diamond and Related Materials》期刊发表名为“Redox-active graphene/polypyrrole composite aerogel with high-performance capacitive behavior for flexible supercapacitor”的论文，研究采用一步水热法制备了具有良好三维多孔结构的氧化还原活性石墨烯/聚吡咯复合气凝胶。BQ和HA的协同作用使吡咯的有序聚合、氧化石墨烯的还原以及复合气凝胶的有效掺杂效果得以成功。

由BQ和HA的氧化还原活性组装修饰的构造良好的3D多孔结构能够提高复合气凝胶电极表面的快速离子扩散速率和法拉第反应。制备的GBAP-2（HA的质量比：BQ约 1.6）气凝胶在1A/g时表现出528 F/g的优异比电容和良好的速率能力。组装的混合装置在900 W kg-1时表现出67.75 Wh kg-1的最大能量，并具有良好的循环和柔性稳定性，这表明它是用于柔性电子产品的良好候选者。

图文导读

图1.GBAPs样品制备过程的方案图示。

图2、GP、GBP和GBAP的SEM图

图3.（a）N2吸附/解吸等温线；（b）孔径分布等温线；（c）FTIR光谱；（d）XRD图案；（e）拉曼光谱；（f）所获样品的XPS全光谱。

图4. (a) GP; (b) GBP; (c) GBAP-1; (d) GBAP-2; (e) GBAP-3; (f) GBAP-4的N1s XPS图谱

图5. 不同扫描速率下GBAP-2三电极测试的CV曲线中电容控制和扩散控制的贡献

图6. (a)扫描速率为10 mV s-1的CV；(b)EIS；(c)GBAP-2器件在0、45、90和180°弯曲100次后，电流密度为1 A/g的GCD曲线。

小结

总之，在BQ和HA的协同作用下，通过一步水热法制备了氧化还原活性石墨烯/PPy复合气凝胶。该超级电容器装置是灵活的，可以在不同的弯曲角度下弯曲而没有明显的电容损失。这项工作中的GBAPs作为柔性超级电容器的电极材料提供了巨大的潜力。

文献：

https://doi.org/10.1016/j.diamond.2022.109646