在這項工作中，旨在合成一種有效的納米復(fù)合光催化劑，用于鋰離子氧電池的光輔助充電。最初，石墨烯薄膜是通過化學(xué)氣相沉積合成的，隨后，g-C
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4/石墨烯納米復(fù)合材料作為光催化劑通過熱還原合成。FTIR光譜分析表明═在合成過程中，g-C
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4和石墨烯薄膜之間可以形成C鍵。光電流測量表明，石墨烯的存在對g-C
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4的可見光利用率和光催化效率有很大貢獻(xiàn)。紫外-可見漫反射光譜測量也揭示了這一貢獻(xiàn)，表明石墨烯的增量添加逐漸減少了納米復(fù)合材料的光學(xué)帶隙。在鋰離子氧電池的光輔助充電測試中，還觀察到g-C
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4/石墨烯納米復(fù)合材料的光催化劑性能，并且結(jié)構(gòu)中2D石墨烯的存在提高了g-C
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4在降低充電電勢方面的有效性，特別是在高電流密度下。
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圖1. 純g-C
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4、1 cm
2石墨烯/mg g-C
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4、2 cm
2石墨烯/mg g-C
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4和3 cm
2石墨烯/mg g-C
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4的FTIR光譜。
圖2. 純g-C
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4、1 cm
2石墨烯/mg g-C
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4、2 cm
2石墨烯/mg g-C
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4和3 cm2石墨烯/mg g-C
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4的XRD圖譜。
圖3. 純g-C
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4、1 cm
2石墨烯/mg g-C
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4、2 cm
2石墨烯/mg g-C
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4和3 cm
2石墨烯/mmg g-C
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4的光電極電流。
圖4. (a)純g-C
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4， (b) 1 cm
2石墨烯/mg g-C
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4， (c) 2 cm
2石墨烯/mg g-C
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4， (d) 3 cm
2石墨烯/mg g-C
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4的吸收邊。
圖5. (a)純g-C
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4， (b) 1 cm
2石墨烯/mg g-C
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4， (c) 2 cm
2石墨烯/mg g-C
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4， (d) 3 cm
2石墨烯/mg g-C
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4的光學(xué)帶隙。
圖6. (a)純g-C
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4，(b)1 cm
2石墨烯/mg g-C
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4，(c)2 cm
2石墨烯/mg g-C
3N
4，和(d)3 cm
2石墨烯/mg g-C
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4的Mott-Schottky圖。
圖7. 在(a) 10 mA g
-1 (0.001 mA cm
-2)、(b) 50 mA g
-1 (0.005 mA cm
-2)、(c) 100 mA g
-1 (0.01 mA cm
-2)、(d) 200 mA g
-1 (0.02 mA cm
-2)和(e) 500 mA g
-1 (0.05 mA cm
-2)電流密度的光輔助充電條件下，g-C
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4和3 cm
2石墨烯/mg g- C
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4光催化劑對鋰離子氧電池的1小時充電曲線。并給出了放電曲線和暗充電曲線進(jìn)行比較。
圖8. 在光輔助條件下，使用（a）g-C
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4和（b）3 cm
2石墨烯/mg g-C
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4光催化劑的鋰離子氧電池在2500 mA h g
–1（0.25 mA h cm
–2）恒定容量和300 mA g
–1的電流密度下收集的放電和充電曲線。
相關(guān)研究成果由埃斯基希爾 · 奧斯曼加茲大學(xué)Mustafa Anik等人2023年發(fā)表在ACS Omega (鏈接：https://doi.org/10.1021/acsomega.3c07546)上。原文：Photocatalytic Efficiency of g-C3N4/Graphene Nanocomposites in the Photo-Assisted Charging of the Li-Ion Oxygen Battery
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
