研究表明多孔石墨烯可提高存储容量
研究表明多孔石墨烯可提高存储容量美国加利福尼亚大学圣迭戈分校(University of California, San Diego)工程师发现了一种可提高石墨烯(碳的二维化)储存
石墨烯中“锯齿”型和“扶手椅”型缺陷
电容器充放电速度很快,对于能量快且大突变的领域更加有用,例如闪光灯和发电厂。相比于电池的长充电时间,快速充放电的能力是一个明显的优势。然而,电容器的问题在于其储存的能量较电池少。
如何提高电容器的能量储存容量?加利福尼亚大学圣迭戈分校Jacobs工程系机械工程教授Prabhakar Bandaru利用石墨烯作为试验模型材料在电容器电极中引入更多的电荷。原理上就是增加电荷,导致电容提高,从而增加储能。
制造一个没有缺陷的完美碳纳米管结构,作为相应的失踪的碳原子孔,这几乎是不可能的。Bandaru实验室的研究人员指出了一个不同于避免缺陷的可行方法。
“动机式带电缺陷可能对能量储存会有帮助。”Bandaru说。
该团队采用了一种称之为氩离子(argon-ion)基等离子体处理的方法,用带正电的氩离子轰击石墨烯样品。处理过程中,石墨烯层中的碳原子被轰出,留下带正电的孔——带电缺陷。经氩等离子体处理的石墨烯样品将这种材料的电容提高了三倍。
“这表明可以通过引入带电缺陷,引入额外电容。我们还可以控制想要引入的带电缺陷类型。”该论文第一作者Bandaru教授研究团队研究生Rajaram Narayanan如是说。
利用拉曼光谱(Raman spectroscopy)和电化学测试,研究小组可以表征经氩等离子体处理引入石墨烯晶格的缺陷类型。结果表明这种称之为“手扶椅”和“锯齿”的可扩展缺陷是基于失踪的碳原子结构而形成的。
此外,电化学研究发现了一个测量电荷间距的新长度尺度。“这该新的长度尺度对电学应用将是很重要的,因为它能提供电气设备能够得到多小的一个基础。”Bandaru如是说。
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