近來，隨著建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)的概念，開發(fā)綠色、可持續(xù)和多功能材料的想法變得越來越緊迫。因此，如何探索更多有效和可持續(xù)利用生物質(zhì)資源的可能途徑非常重要。本文首先通過浸漬和化學(xué)氣相沉積相結(jié)合的方法，制備了一種新型的環(huán)保、可持續(xù)的3D雙功能碳微管@氮摻雜還原氧化石墨烯（CMT@N-RGO）雜化材料。然后，將CMT@N-RGO雜化體作為出色的碳質(zhì)支架，用于構(gòu)建在能量存儲(chǔ)和電催化方面具有高性能的分層雜化體。最后，我們成功地制備了具有良好的超電容和優(yōu)異的氧還原反應(yīng)（ORR）的CMT@N-RGO/MnO
2和CMT@N-RGO/PANI雜化物。簡(jiǎn)而言之，混合電池具有快速的充電/放電速率、出色的倍率性能，出色的電容保持率95％（93％）和高能效65-77％（61-72％）。另外，在氧還原反應(yīng)中作為有效電催化劑的雜化體顯示出較大的正起始電勢(shì)0.12 V和半波電勢(shì)0.21 V，這可以與商用Pt/C電極相比。改進(jìn)的電容和電催化性能主要?dú)w因于CMT與NRGO/PANI（MnO
2）之間的協(xié)同作用。這些誘人的結(jié)果表明3D CMT@N-RGO/PANI（MnO
2）雜物有望成為用于超級(jí)電容器和ORR催化劑的高性能雙功能材料。希望它能為我們開辟一種通用的方式，以設(shè)計(jì)和制造更多具有出色電化學(xué)性能、出色的氧還原反應(yīng)性能和其他出色性能的多功能生物質(zhì)基材料。
Figure 1. （a,b）CMT和（c,d）CMT@N-RGO在不同放大倍數(shù)下的SEM圖像。（d）插圖是CMT@NRGO的EDS。
Figure 2. 在不同（a）掃描速率和（b）電壓窗口下，CMT@N-RGO的CV曲線。（c）在各種電流密度下，雜化物的GCD曲線。（d）CMT和CMT@N-RGO的奈奎斯特圖。
Figure 3. （a,b）CMT@N-RGO/MnO
2納米壁和（c,d）CMT@N-RGO/PANI納米棒在不同放大倍數(shù)下的SEM圖像。圖（b,d）所示的插圖分別是CMT@N-RGO/MnO
2納米壁和CMT@N-RGO/PANI的EDS。
Figure 4. CMT@NRGO/MnO
2和CMT@N-RGO/PANI在不同的掃描速率和電流密度下的（a）CV曲線，（b）GCD曲線，（c）電容保持率和（d）比電容和能效的比較。
Figure 5. CMT@N-RGO/PANI雜化物的氧還原反應(yīng)特性（a）在N
2和O
2飽和KOH溶液（0.1 M）中測(cè)試的CV曲線。（b）Pt/C，CMT和CMT@N-RGO/PANI的極化曲線的比較。（c）在不同轉(zhuǎn)速下，CMT@N-RGO/PANI的極化曲線。
相關(guān)研究成果于2020年由陜西科技大學(xué)Chuanyin Xiong課題組，發(fā)表在Journal of Power Sources, 2020, 447, 227387上。原文：Fabrication of eco-friendly carbon microtubes@nitrogen-doped reduced graphene oxide hybrid as an excellent carbonaceous scaffold to load MnO
2 nanowall (PANI nanorod) as bifunctional material for high-performance supercapacitor and oxygen reduction reaction catalyst。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)
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