利用直接寫入技術(shù)激光還原氧化石墨烯（GO）具有高度靈活、無(wú)掩模和無(wú)化學(xué)物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，有望開發(fā)小型化儲(chǔ)能器件。然而，GO的激光還原通常伴隨著爆燃（劇烈的脫氧反應(yīng)），導(dǎo)致還原氧化石墨烯（rGO）薄膜變成脆性和不規(guī)則的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這對(duì)應(yīng)用有害。本文，蘭州大學(xué)Minghao Yu、潘孝軍教授等在《Small》期刊發(fā)表名為“Realizing Highly-Ordered Laser-Reduced Graphene for High-Performance Flexible Microsupercapacitor”的論文，研究展示了一種預(yù)還原策略，以避免這種爆燃，并為柔性微型超級(jí)電容器（MSC）的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)均勻的激光還原GO（LrGO）矩陣?？箟难犷A(yù)還原過(guò)程提前降低了GO上含氧官能團(tuán)的含量，從而減輕了氣體排放，避免了激光還原過(guò)程中的無(wú)約束膨脹。
此外，可以構(gòu)建具有預(yù)還原GO（PGO）納米片的自組裝骨架，這是一種更合適的激光還原正手框架，以建立具有均勻孔隙率的可控rGO薄膜。用激光還原PGO組裝的準(zhǔn)固態(tài)MSC表現(xiàn)出88.32 mF cm-2的最大面電容，良好的循環(huán)性能（2000次循環(huán)后電容保持率為82%）和出色的柔韌性（彎曲5000次后電容沒(méi)有下降）。這一發(fā)現(xiàn)為提高LrGO的質(zhì)量提供了機(jī)會(huì)，LrGO在微功率器件及其他領(lǐng)域很有希望。
圖文導(dǎo)讀
圖1、a）顯示MSC的基于LrPGO的電極的制備流程圖。b）作為制造的基于LrPGO的叉指電極的數(shù)字照片。
圖2、a）部分激光還原的PGO薄膜的橫截面SEM圖像。b） PGO，c） PGO 和 LrPGO 之間的邊界，d-e） LrGO與PGO水凝膠的光學(xué)圖像和示意圖（插圖）。f，g） 冷凍干燥后 PGO 氣凝膠的橫截面 SEM 圖像。
圖3、a） XRD、b） Raman 和 c） GO、PGO、LrGO 和 LrPGO 的 C 1s XPS 光譜。
圖4、a） 基于LrGO和LrPGO的MSC在0.5 mA cm?2下的GCD曲線。b） 具有不同加載質(zhì)量的基于LrPGO的MSC在20 mV s?1下的CV曲線和c）在0.5 mA cm?2下的GCD曲線。d）基于LrGO和基于LrRGO的MSC的速率性能和e）在0.01至1000 000 Hz頻率范圍內(nèi)的奈奎斯特圖。f） 基于LrPGO-30的MSC在5至200 mV s?1的不同掃描速率下的CV曲線。g） 基于LrPGO-30的MSC的循環(huán)性能。h） 區(qū)域電容和i）基于LrPGO-30的MSC和最近報(bào)道的基于石墨烯的超級(jí)電容器的拉貢圖。
圖5、a） 基于LrPGO-30的MSC在不同彎曲狀態(tài)下在100 mV s?1下的CV曲線。b） 基于LrPGO-30的MSC在5000次彎曲試驗(yàn)期間的電容保持率?；贚rPGO-30的MSC在彎曲c）0、d）2500和e）5000次之后的CV曲線。
小結(jié)
綜上所述，本文提出了一種簡(jiǎn)單的預(yù)還原GO策略，以穩(wěn)定地構(gòu)建均勻的LrGO膜。這種策略不僅可以緩解激光還原和無(wú)約束膨脹過(guò)程中氣體排放引起的爆燃問(wèn)題，還可以使rGO薄膜形成相對(duì)均勻、規(guī)則的微觀結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)工作為實(shí)現(xiàn)均勻多孔的LrGO基質(zhì)提供了新的見(jiàn)解，該基質(zhì)在微功率器件及其他領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用。
文獻(xiàn)：
https://doi.org/10.1002/smll.202301546
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