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N,S 共掺杂碳纳米皱纹在石墨烯基体上的全保形包裹,用于柔性和可穿戴超级电容器
基于石墨烯的柔性超级电容器引发了广泛的研究兴趣。然而,石墨烯因其有限的储能能力而限制了应用前景。本文,内蒙古科技大学辛国祥副教授、包金小 教授等研究人员在《Chemical Engineering Journal》期刊发表名为“Fully conformal wrapping of N,S co-doped carbon nano-wrinkles on graphene matrix for flexible and wearable supercapacitors”的论文,研究提出在石墨烯基底上实现N,S共掺杂碳纳米褶皱的完全包覆结构(N,S-CNW@G)。这种包裹结构使N,S-CNW在石墨烯基面实现无死角“焊接”,形成离子扩散-电子传输双通道体系,展现出极具竞争力的能量密度与优异机械性能。
N,S-CNW@G在0.5 A·g⁻¹电流密度下呈现出624 F·g⁻¹的卓越电容值。原位拉曼光谱验证了其优异的电化学可逆性。组装的rGO||N,S-CNW@G柔性非对称超级电容器在功率密度400 W·kg⁻¹下实现48 Wh·kg⁻¹(240 μWh·cm⁻²)的能量密度。经20,000次循环后,电容保持率达96%,库仑效率维持在~100%。该电容在不同弯曲角度、压力及针刺次数下性能基本稳定。密度泛函理论计算表明吡啶氮具有最低吸附能,表明其对OH⁻的吸附能力更强。该N,S-CNW@G材料在柔性可穿戴超级电容器领域展现出广阔的应用前景。