瑞典吕勒奥理工大学的研究人员已经证明了在《华尔街日报》应用电子材料亚博网站下载biomass-derived高性能电化学性能的石墨烯量子点作为功能性添加剂绿色碳气凝胶。因此,这些气凝胶可以为实际应用提供真正的机会和应用在设计可持续能源解决方案。
微观结构的准备材料。亚博网站下载(一)和(e)纵向KLCA60和GD-doped KLCA60;放大图像的纵向部分显示的表面纹理所示(b)和(f)。横断面KLCA60和GD-doped KLCA60所示(c)和(g),和各自的高放大图片所示(d)和(h)。图片来源:骨,t . et al .,应用电子材料。亚博网站下载
在气凝胶的研究和发展,一般来说,已经持续了一段时间,专注于碳气凝胶已经被市场活动了,技术的进步,对绿色能源的需求解决方案。
的重叠与人为气候变化有关的环境挑战和关键能源问题导致寻找创新能源材料和设备。亚博网站下载通常情况下,能源存储解决方案和功率/能量密度是这些新举措的主要驱动因素。
超级电容器
超级电容器碳气凝胶是一种常见的组成部分,占碳材料电极的静电双层电容器极板)。
超级电容器储能设备,通常存储在10多-100倍比电解电容器能量单位体积或质量,并且可以容忍充电和放电周期的频率增加。
这使得它们更高效,非常适合应用程序需要大量的快速充电和放电周期波动负载,如消费类电子产品,医疗设备,电动汽车。
然而,EDLCs在超级电容器的性能依赖于双层支持物理吸附离子。因此,要解锁ELDCs的真正潜力,开发好活跃的碳基材料(电极)与一个优秀的特定能力是必要的。
碳气凝胶已成为理想的材料应用在ELDCs,演示时所需的品质好超导电极材料:高孔隙度、低密度、互连结构,达到等级孔隙结构的能力。
石墨烯
在寻求找到最有发展潜力的材料,用于超级电容器,研究人员在《华尔街日报》应用电子材料亚博网站下载发现石墨烯材料显示,大多数承诺为超级电容器应用程序由于其高表面亚博网站下载积和优良的导电性。
制备步骤的示意图表示GD-doped碳气凝胶。(一)碳气凝胶的制备木质素/ CNF悬挂。(b)合成生物炭的GDs使用氧化酸处理涉及3:1硫酸/硝酸溶液的浓度;反应混合液回流6 h在90°C。(c)准备的表面掺杂碳气凝胶使用GDs合成生物炭。图片来源:骨,t . et al .,应用电子材料。亚博网站下载
在最近的几十年里,已经有很多文章,发现石墨烯后第一个被物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫孤立在曼彻斯特大学的。在它的许多有利的特性,相信石墨烯可以最可持续的材料之一,统计数据显示碳是第四整个宇宙中最丰富的元素。亚博网站下载
然而,石墨烯在某些能力有限时用于超级电容器的电荷转移时才实现全部潜力的材料形成一个“密集的交联网络。“这反过来又降低了材料的表面积和限制储能密度低于预期的理论价值。
Biobased GDQs
因此,石墨烯纳米材料的最新发展是石墨烯量子点(GDQs)的特点是一个自动细杂化面小于100纳米。亚博网站下载GDQs展示优良性能,包括优秀的光学品质,分散性好,大量的活跃的网站。
(一)紫外线−可见光谱。(b)光致发光(PL)光谱在不同激发波长,显示了GDs的光学性质在水介质(0.01 wt %)。GDs (c)原子力显微镜图像。(d) TEM图像显示石墨烯颗粒有序碳结构和5−15海里的尺寸范yabo214围。图片来源:骨,t . et al .,应用电子材料。亚博网站下载
这些品质,随着材料的纳米尺度,使GDQs ELDCs的理想在气凝胶材料应用,为提高超级电容器的性能和存储功能。
此外,吕勒奥的研究小组提出了一个方法绿色合成的碳气凝胶和GDQs源于商用生物炭。团队已经确定了稻壳等生物质食物浪费,浪费皮,和其他生物质衍生品尽可能竞争者GQD生产因其可再生、经济、可持续发展的特征。
绿色能源解决方案
证明的概念,利用生物碳发展先进,资助实施废弃物是功能性碳纳米材料对球队是一个大胆的一步吕勒奥,它还可以改善电化学性能的绿色碳气凝胶。亚博网站下载
因此,该研究小组已经表现出石墨烯点缀biobased碳气凝胶为下一代提供巨大的潜力储能应用程序需要绿色和可再生资源。
与绿色能源日益增长的需求的解决方案,本研究是在一个非常重要的时间。可再生能源的来源被认为是对抗气候危机的关键。此外,超级电容器提供大功率,存储解决方案,可以帮助提高替代能源解决方案。
引用:
骨,T, Gejo, G,安东,L, Concina,我,耿,年代,Vomiero, A,祈神保佑,M, Oksman, k (2021)。碳气凝胶装饰着石墨烯的电化学性能Biobased点合成生物炭的,ACS应用电子材料亚博网站下载篇文章。https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsaelm.1c00487
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