功能化石墨烯需要高效且有選擇性的方法，因為它們可以調整石墨烯表面和電子性能。迄今為止，石墨烯已經使用離子鍵，π-π相互作用和共價鍵進行了功能化。基于這些方法的石墨烯衍生物已被用于各種應用，但仍需要一種新的功能化策略來改善石墨烯的性能。在此，人們已經開發了使用鹵代石墨烯來進行石墨烯官能化的新概念，其中溴化石墨烯被異原子分子成功功能化，例如吡啶或銨離子鍵。在保留分子的同時用硫酸處理，反溴離子會被其他陰離子取代(例如硫酸根)，這表明了溴離子鍵的持久性能。為了強調這一策略在石墨烯功能化方面的優勢，我們通過離子鍵將氧化還原活性基團引入石墨烯后，評估了其在能源相關方面的應用性能，如生物燃料電池、超級電容器和鋰離子電池。這種新的石墨烯功能化概念將為設計具有特定功能的定制材料提供一種新方法。
Scheme 1. 鎓-石墨烯雜化體的制備。
Figure 1. (a) (i) Py-G, (ii) Et
3N-G, (iii) iPr
2NH-G, (vi) IQD-G, 和 (v) IQD-G 的N 1s XPS。(b) (i) Br-G, (ii) Py-G, (iii) iPr
2NH-G, (vi) Et
3N-G, 和 (v) IQD-G的FTIR光譜。
Figure 2. 生物燃料電池的功率密度。
Figure 3. (a)不同電流密度下IQD-G的恒電流充放電曲線。(b)電流密度為20 A g
−1時的循環性能。
Figure 4. (a)不同電流密度下IQD-G的恒電流充放電曲線。(b)電流密度為1 A g
−1時的循環性能。
相關研究成果于2020年由岡山大學Yuta Nishina課題組，發表在ACS Appl. Mater. Interfaces(https://dx.doi.org/10.1021/acsami.9b21082)上。原文: A Simple and Robust Functionalization of Graphene for Advanced Energy Devices
