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  近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授朱彥武課題組開發(fā)設(shè)計(jì)了一種三維分級(jí)多孔碳材料，作為超級(jí)電容器電極時(shí)，展示出優(yōu)異的電化學(xué)儲(chǔ)能行為。相關(guān)研究成果發(fā)表在5月3日的Advanced Materials 上。論文第一作者為課題組的碩士生徐進(jìn)。

  朱彥武團(tuán)隊(duì)前期通過氫氧化鉀活化微波剝離的氧化石墨烯，制備出優(yōu)異的超級(jí)電容器碳電極材料，但密度相對(duì)較低。基于前期工作，該團(tuán)隊(duì)利用聚氨酯海綿作為模板，同時(shí)吸附氧化石墨烯以及氫氧化鉀作為活化前驅(qū)體。由于石墨烯片層無法進(jìn)入海綿微孔而覆蓋于海綿骨架表面，氫氧化鉀則在微孔內(nèi)部富集；在對(duì)前驅(qū)體進(jìn)行高溫處理時(shí)實(shí)現(xiàn)了“自內(nèi)而外”的活化過程，得到了一種骨架表面完整而內(nèi)部多孔的三維多孔碳材料。用此材料作超級(jí)電容器電極時(shí)，質(zhì)量能量密度和體積能量密度分別可達(dá)89 Wh kg-1和64 Wh L-1；由于此三維結(jié)構(gòu)可提供優(yōu)異的離子輸運(yùn)能力，骨架表面的石墨烯片層可提供良好的電子電導(dǎo)，而充沛的微孔又可以實(shí)現(xiàn)離子的高性能存儲(chǔ)，該材料展現(xiàn)出優(yōu)異的雙電層吸附行為（有機(jī)電解液中比電容最高為207F/g，水基電解液中最高401F/g）。在獲得高性能的同時(shí)，還得到了實(shí)用化的電極密度（0.72 g/cm3），為超級(jí)電容器材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用研究提供了新的研究思路。

  該工作得到了青年千人計(jì)劃、自然科學(xué)基金委和能源材料化學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心等經(jīng)費(fèi)來源的支持。

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