研究表明多孔石墨烯可提高存儲容量
發(fā)布日期：2018-09-29 來源： 瀏覽次數(shù)：19
石墨烯中“鋸齒”型和“扶手椅”型缺陷，電容器充放電速度很快，對于能量快且大突變的領(lǐng)域更加有用，例如閃光燈和發(fā)電廠。相比于電池的長充電時間，快速充放電的能力是一個明顯的優(yōu)勢。然而，電容器的問題在于其儲存的能量較電池少。
如何提高電容器的能量儲存容量?加利福尼亞大學(xué)圣迭戈分校Jacobs工程系機(jī)械工程教授Prabhakar Bandaru利用石墨烯作為試驗(yàn)?zāi)Ｐ筒牧显陔娙萜麟姌O中引入更多的電荷。原理上就是增加電荷，導(dǎo)致電容提高，從而增加儲能。制造一個沒有缺陷的碳納米管結(jié)構(gòu)，作為相應(yīng)的失蹤的碳原子孔，這幾乎是不可能的。Bandaru實(shí)驗(yàn)室的研究人員指出了一個不同于避免缺陷的可行方法?！皠訖C(jī)式帶電缺陷可能對能量儲存會有幫助?！盉andaru說。該團(tuán)隊(duì)采用了一種稱之為氬離子(argon-ion)基等離子體處理的方法，用帶正電的氬離子轟擊石墨烯樣品。處理過程中，石墨烯層中的碳原子被轟出，留下帶正電的孔——帶電缺陷。經(jīng)氬等離子體處理的石墨烯樣品將這種材料的電容提高了三倍。
“這表明可以通過引入帶電缺陷，引入額外電容。我們還可以控制想要引入的帶電缺陷類型?！痹撜撐淖髡連andaru教授研究團(tuán)隊(duì)研究生Rajaram Narayanan如是說。利用拉曼光譜(Raman spectroscopy)和電化學(xué)測試，研究小組可以表征經(jīng)氬等離子體處理引入石墨烯晶格的缺陷類型。結(jié)果表明這種稱之為“手扶椅”和“鋸齒”的可擴(kuò)展缺陷是基于失蹤的碳原子結(jié)構(gòu)而形成的。此外，電化學(xué)研究發(fā)現(xiàn)了一個測量電荷間距的新長度尺度?！斑@該新的長度尺度對電學(xué)應(yīng)用將是很重要的，因?yàn)樗芴峁╇姎庠O(shè)備能夠得到多小的一個基礎(chǔ)。”Bandaru如是說。
石墨烯中“鋸齒”型和“扶手椅”型缺陷，電容器充放電速度很快，對于能量快且大突變的領(lǐng)域更加有用，例如閃光燈和發(fā)電廠。相比于電池的長充電時間，快速充放電的能力是一個明顯的優(yōu)勢。然而，電容器的問題在于其儲存的能量較電池少。
如何提高電容器的能量儲存容量?加利福尼亞大學(xué)圣迭戈分校Jacobs工程系機(jī)械工程教授Prabhakar Bandaru利用石墨烯作為試驗(yàn)?zāi)Ｐ筒牧显陔娙萜麟姌O中引入更多的電荷。原理上就是增加電荷，導(dǎo)致電容提高，從而增加儲能。制造一個沒有缺陷的碳納米管結(jié)構(gòu)，作為相應(yīng)的失蹤的碳原子孔，這幾乎是不可能的。Bandaru實(shí)驗(yàn)室的研究人員指出了一個不同于避免缺陷的可行方法?！皠訖C(jī)式帶電缺陷可能對能量儲存會有幫助?！盉andaru說。該團(tuán)隊(duì)采用了一種稱之為氬離子(argon-ion)基等離子體處理的方法，用帶正電的氬離子轟擊石墨烯樣品。處理過程中，石墨烯層中的碳原子被轟出，留下帶正電的孔——帶電缺陷。經(jīng)氬等離子體處理的石墨烯樣品將這種材料的電容提高了三倍。
“這表明可以通過引入帶電缺陷，引入額外電容。我們還可以控制想要引入的帶電缺陷類型?！痹撜撐淖髡連andaru教授研究團(tuán)隊(duì)研究生Rajaram Narayanan如是說。利用拉曼光譜(Raman spectroscopy)和電化學(xué)測試，研究小組可以表征經(jīng)氬等離子體處理引入石墨烯晶格的缺陷類型。結(jié)果表明這種稱之為“手扶椅”和“鋸齒”的可擴(kuò)展缺陷是基于失蹤的碳原子結(jié)構(gòu)而形成的。此外，電化學(xué)研究發(fā)現(xiàn)了一個測量電荷間距的新長度尺度?！斑@該新的長度尺度對電學(xué)應(yīng)用將是很重要的，因?yàn)樗芴峁╇姎庠O(shè)備能夠得到多小的一個基礎(chǔ)?！盉andaru如是說。
