作為一類雙電層電容器（EDLC）電極材料，碳點（CD）能夠提供更大的特定表面積，分級多孔結構，嫁接有贗電容官能團，從而導致額外的電容及卓越的能量密度。在這項工作中，商業聚丙烯酰胺凝膠（PAMG）被用作CD的良好宿主，它有連續相互交聯的孔結構，良好的溶脹能力，以至于形成連續的導電碳骨架。在碳活化處理后，CD融合到碳結構上，形成一系列具有特定官能團的多孔碳材料。不同種類的CD被制備，包括摻氧，摻氮和氧、氮共摻雜的CD，并分別對其進行電化學測試。當它們組裝為電極用于EDLC時，表現出卓越的性能，比電容達401−483 F g
-1，倍率穩定性高于75％（1-30 A g
-1），能量密度為17-23 Wh kg
-1，循環壽命接近100％。這些結果證明，該研究所提出的方法（碳活化CDs-多孔（水）凝膠復合材料）是一個制備優質碳電極材料的普適方法。
Figure 1. 用商業的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）紫外光下的數碼照片。
Figure 3. （A）氮吸附-解吸等溫曲線和（B）通過DFT方法計算的孔徑分布。（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性能（三電極系統，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。
該研究工作由復旦大學Huan-Ming Xiong研究團隊于2020年發表在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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