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都靈理工大學科學應用與技術學院Marco Reina等--用MXene和氧化錳修飾激光誘導石墨烯制備雜化超級電容器
       在過去的幾年里,物聯網已經成為一個重要的技術、社會和經濟話題。其中一個主要影響是小型儲能設備對能量和功率密度的高需求。在該領域,激光誘導石墨烯(LIG)已成為制造柔性微型超級電容器的一種很有發展前景的材料。這種材料的性能局限性在于其有限的表面積和相對較低的導電性。在這項工作中,我們通過電泳修飾其表面來提高LIG超級電容器的性能:一個電極將用金屬氮化物和金屬碳化物(MXenes)修飾,另一個電極用氧化錳修飾。這兩種材料具有可觀的電導率和贗電容。在兩個電極上分別進行了電化學測量。充電平衡后,將設備密封在袋中進行測試。

  
圖1. (a) Ti3AIC2 MAX相前驅體(黑色曲線)和Ti3C2Tx, MXenes(紅色曲線)的XRD譜圖;(b) Ti3C2Tx的TEM顯微照片,薄片具有相應的SAED圖案(插圖)。

   
圖2. FESEM上不同倍率的顯微圖。LIG圖像在左列。中間一列為MnO2修飾的LIG,最后一列為MXene修飾的LIG。在100微米尺度(a、b、c)、5微米尺度(d、e、f)和1微米尺度(g-i)下進行比較。

  
圖3. (a) Mn2p的XPS HR光譜和(b) Mn3s雙峰的XPS HR光譜。(c)沉積在LIG載體上的氧化錳的拉曼光譜(和相對擬合)。(d)錳電沉積修飾LIG的XRD圖譜(及相對擬合)。

  
圖4. 兩個電極的電化學測量。(a) EIS介乎10 MHz至1 MHz。(b) 5 mV s -1下的循環伏安法。
   

圖5. 裝置的電化學測量。(a) OCV-340 mV,頻率[10 m;1M]Hz的EIS;(b) 5 mV s-1電壓窗(1.6 V)下的循環伏安法 (c)不同循環充放電計算的庫侖效率和電容保持率。(d)不同電流密度下的充放電庫侖效率。(e) CCCD期間的電壓分布為0.5 mA/cm2、1 mA/cm2、2 mA/cm2、5 mA/cm2、10 mA/cm2。(f)CCCD期間的電容計算。

 
圖6. 將該裝置的Ragone圖與當前技術水平進行比較。

      相關研究成果由都靈理工大學科學應用與技術學院Marco Reina等人于2023年發表在Electrochimica Acta (https://doi.org/10.1016/j.electacta.2023.143163 )上。原文:Decoration of laser induced graphene with MXene and manganese oxide for fabrication of a hybrid supercapacitor

轉自《石墨烯研究》公眾號

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