作為一類雙電層電容器（EDLC）電極材料，碳點(diǎn)（CD）能夠提供更大的特定表面積，分級多孔結(jié)構(gòu)，嫁接有贗電容官能團(tuán)，從而導(dǎo)致額外的電容及卓越的能量密度。在這項(xiàng)工作中，商業(yè)聚丙烯酰胺凝膠（PAMG）被用作CD的良好宿主，它有連續(xù)相互交聯(lián)的孔結(jié)構(gòu)，良好的溶脹能力，以至于形成連續(xù)的導(dǎo)電碳骨架。在碳活化處理后，CD融合到碳結(jié)構(gòu)上，形成一系列具有特定官能團(tuán)的多孔碳材料。不同種類的CD被制備，包括摻氧，摻氮和氧、氮共摻雜的CD，并分別對其進(jìn)行電化學(xué)測試。當(dāng)它們組裝為電極用于EDLC時，表現(xiàn)出卓越的性能，比電容達(dá)401−483 F g
-1，倍率穩(wěn)定性高于75％（1-30 A g
-1），能量密度為17-23 Wh kg
-1，循環(huán)壽命接近100％。這些結(jié)果證明，該研究所提出的方法（碳活化CDs-多孔（水）凝膠復(fù)合材料）是一個制備優(yōu)質(zhì)碳電極材料的普適方法。
Figure 1. 用商業(yè)的PAMG和不同種類的CDs 制備HPC 材料的過程示意圖。
Figure 2. PAMG（1）和CD/PAMG混合物（2-4，OCD/PAMG，NCD/PAMG和ONCD/PAMG）分別在（A）太陽光下和（B）紫外光下的數(shù)碼照片。
Figure 3. （A）氮吸附-解吸等溫曲線和（B）通過DFT方法計(jì)算的孔徑分布。（C，D）不同樣品里中孔/微孔的比例。
Figure 4. （A）HPC，（B）OCD/HPC，（C）NCD/HPC和（D）ONCD/HPC的FESEM圖。（E-H）在更大倍數(shù)下的FESEM圖。
Figure 5.（A）HPC，（B）OCD/HPC,（C）NCD/HPC和（D）ONCD/HPC中N元素的高分辨XPS光譜。（E）有/無官能團(tuán)修飾表面的示意圖比較。
Figure 6. 不同電極材料在1 mol L
-1 H
2SO
4水溶液中測試的電化學(xué)性能（三電極系統(tǒng)，飽和Hg/Hg
2SO
4作為參比電極）。（A）在掃描速率為10 mV s
-1時的CV曲線。（B）在1 A g
-1電流密度下的GCD曲線。 （C）比電容比較。（D）倍率特性。
該研究工作由復(fù)旦大學(xué)Huan-Ming Xiong研究團(tuán)隊(duì)于2020年發(fā)表在ACS Appl. Energy Mater.期刊上。原文：Integrating Carbon Dots with Porous Hydrogels to Produce Full Carbon Electrodes for Electric Double-Layer Capacitors。
摘自《石墨烯雜志》公眾號：
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