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石墨烯納米粒子可用制造超級電容器和電池電極

鉅大LARGE  |  點擊量:461次  |  2022年08月29日  

莫斯科羅蒙諾索夫國立大學(xué)化學(xué)家近期合成出了一種外形酷似水母的特殊類型石墨烯納米粒子,并對其進行了改性處理。這些粒子的結(jié)構(gòu)使其可被用于催化過程及制造導(dǎo)電聚合物。相關(guān)研究成果已發(fā)表在《應(yīng)用表面科學(xué)》(AppliedSurfaceScience)雜志上。


石墨烯是碳的同素異形體之一,即“純”碳的存在形式之一,在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上與其它形式不同。石墨烯是六角型二維晶體,其強度、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性等性質(zhì)決定了它在許多化學(xué)家和納米電子物理學(xué)家的研究中發(fā)揮著重要作用。


此項研究的本質(zhì)是合成出獨特的石墨烯納米粒子,并對其進行改性處理。研究團隊制出的結(jié)構(gòu)具有非常有趣的形態(tài):石墨烯層在邊緣處彎曲,邊緣帶有功能性“尾巴”。由于外形酷似水母,研究團隊將其稱為“水母狀石墨烯納米薄片”。


上述納米粒子由若干較薄(小于50納米)的石墨烯層組成,其邊緣由于制備方法(利用催化劑加速烴的熱分解)的特性而彎曲。經(jīng)硝酸化學(xué)處理后,薄片邊緣被功能性含氧基團覆蓋。在高溫下,通過氨的作用,含氧基團可轉(zhuǎn)化為氮“尾”。研究團隊使用了光譜學(xué)和顯微學(xué)等一整套化學(xué)物理方法,使得研究精細結(jié)構(gòu)成為可能。


研究人員表示,該材料具有非常發(fā)達的比表面積,可用來制造超級電容器和電池的電極。此外,利用氮原子對其表面進行改性處理,有助于改變其電化學(xué)和吸附(吸收)性能,因此也可用于催化過程和制造導(dǎo)電多組分聚合物。

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