组氨酸功能化碳点/石墨烯气凝胶的制备及超级电容器性能
2020-11-03丁卓峰杨永强李在均
丁卓峰, 杨永强, 李在均
组氨酸功能化碳点/石墨烯气凝胶的制备及超级电容器性能
丁卓峰1, 杨永强2, 李在均1
(1. 江南大学 化学与材料工程学院, 无锡 214122; 2. 江苏省特种设备安全监督检验研究院 无锡分院, 无锡 214071)
通过一步水热法制备组氨酸功能化碳点/石墨烯气凝胶(His-CDs/GA)。该材料具有独特的三维多孔结构、丰富的含氮和含氧官能团, 有利于电解液离子的快速扩散和提供更多的活性位点。当GO与His-CDs的质量比为2 : 1时, His-CDs/GA-2在1 A·g–1电流密度下比电容达到304 Fg1, 比GA(172 F·g–1)提高了76.7%; 当电流密度从1 A·g–1增加到50 A·g–1, 其比电容保持率为71.4%; 在电流密度10 A·g–1下, 循环充放电30000次后, 比电容仍保留93.5%。由His-CDs/GA组装的对称超级电容器展现出高能量密度(在功率密度为250 W/kg时, 能量密度达到10.14 Wh/kg)和良好的循环性能(在5 A·g–1下循环充放电20000次后, 比电容保持率为88.4%)。结果表明, His-CDs/GA是一种应用前景广阔的超级电容器电极材料。
石墨烯气凝胶; 组氨酸功能化碳点; 电容性能; 超级电容器
超级电容器具有充放电迅速、功率密度高、循环寿命长等优点, 在储能领域中受到了广泛关注[1-2]。然而, 超级电容器的能量密度远低于二次电池, 严重制约了其在电动汽车等需要较高能量密度领域的应用[3]。电极材料是提高超级电容器性能的关键部分[4], 一般包括碳材料[5]、过渡金属氧化物[6]和导电聚合物[7]。其中碳材料因其高比表面积、出色的导电性和稳定性而得到了广泛应用[8-10]。
在众多碳材料中, 石墨烯具有大的理论比表面积(2630 m2·g–1)、优异的电导率以及低质量密度[11], 然而, 石墨烯片层之间强烈的π–π相互作用使其易于团聚, 导致实际比电容远低于理论值(550 F·g–1)[12]。许多研究致力于制备三维多孔石墨烯或将碳材料引入到石墨烯中来解决该问题。比如, Sun等[13]制备的氮掺杂石墨烯气凝胶, 在0.25 A·g–1电流密度下, 比电容达到204 F·g–1。Zhao等[14]将介孔碳球引入到石墨烯中, 有效抑制了石墨烯片的团聚, 在1 A·g–1下, 比电容达到242.3 F·g–1。然而, 石墨烯基电极材料的电容性能仍难以满足实际应用的需求, 需要进一步设计开发高性能的石墨烯基电极材料。
碳点(CDs)作为一类新型的零维碳材料(尺寸一般小于10 nm), 不仅来源广泛、毒性低、环境友好和化学性质稳定, 而且具有独特的量子限域效应、边缘效应和荧光效应等特性, 被广泛应用在生物成像、传感器、光电催化等领域[15-17]。小尺寸的CDs具有丰富的边缘位点和官能团, 且易功能化、引入特殊的活性基团, 能够作为纳米填充剂提升复合材料的电化学性能[18-20]。比如, Wei等[19]采用浸渍-煅烧法合成氮氧磷共掺杂碳点/多孔碳复合材料。本课题组[20]制备了色氨酸功能化石墨烯量子点/NiCo2S4,色氨酸功能化石墨烯量子点的引入显著改善了复合材料的电子/离子传导率。
本研究以柠檬酸和组氨酸为原料, 采用热裂解法制备出组氨酸功能化碳点(His-CDs), 再通过一步水热法制备出组氨酸功能化碳点/石墨烯气凝胶(His-CDs/GA), 并系统研究His-CDs添加量对复合材料电容性能的影响, 以期得到高比容量、倍率性能和循环性能的电极材料。
1 实验方法
1.1 His-CDs的制备
将2.10 g柠檬酸和1.55 g组氨酸通过超声溶解在20 mL的去离子水中, 于80 ℃下蒸干水分。将得到的粘稠浆液转移到烘箱, 180 ℃下反应3 h。将获得的粉末分散在去离子水中, 用1 mol·L–1NaOH溶液调节pH至7, 透析24 h除去未反应完全的原料。最后冷冻干燥48 h得到His-CDs固体粉末。
1.2 His-CDs/GA的制备
采用改良的Hummers法制备氧化石墨烯(GO)[2]。称取40 mg GO分散在40 mL去离子水中, 超声3 h。将一定质量的His-CDs分散在GO分散液中, 快速搅拌10 min, 然后超声30 min。将获得的His-CDs/ GA分散液转移到高压反应釜中, 于180 ℃反应12 h。冷却至室温后洗涤。最后通过冷冻干燥获得His- CDs/GA。为研究His-CDs添加量对复合材料电化学性能的影响, 分别制备了GO : His-CDs质量比为4 : 1、2 : 1和1 : 1的样品, 依次记为His-CDs/GA-1、His-CDs/GA-2和His-CDs/GA-3。并在相同的条件下不添加His-CDs, 制备GA作为对比。
1.3 样品表征与性能测试
采用S4800型场发射扫描电子显微镜(日本日立株式会社)观察形貌, 测试电压为3 kV; 采用JEM- 2100型透射电子显微镜(日本JEOL公司)观察微观结构, 测试电压为200 kV; 采用D8 Advance型X射线衍射仪(德国Bruker AXS公司)分析结构, Cu靶Kα射线, 扫描范围为10°~70°, 扫描速率为2 (°)/min; N2吸附/脱附测试采用TristarⅡ3020型比表面仪(美国Micromeritics公司); XPS测试采用Axis supra型X射线光电子能谱仪(英国Kratos公司); 拉曼光谱测试采用InVia型显微共焦激光拉曼光谱仪(法国Jobin-Yvon公司); 红外光谱测试采用Nicolet FT-IR 6700型红外光谱仪(美国赛默飞世尔科技公司); 循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)和电化学阻抗(EIS)测试采用CHI 660D型电化学工作站(上海辰华有限公司)(具体测试方法详见补充材料S1)。
2 结果与讨论
2.1 His-CDs/GA的制备过程
His-CDs/GA的制备示意图如图1所示, 分别以柠檬酸和组氨酸为原料, 采用热裂解法制备出His-CDs, 尺寸为3~8 nm, 其边缘具有丰富的含氧官能团, 如羧基(–COOH), 以及含氮官能团, 如氨基–NH2)和咪唑基。His-CDs边缘的氨基(–NH2)和羧基(–COOH)能够与GO边缘的羧基(–COOH)和羟基(–OH)产生氢键作用(N―H…O、O―H…O), 并在水热过程中发生脱水缩合反应, 从而负载在石墨烯片上形成His-CDs/GA复合材料[12]。此外, 水热反应能够去除GO和His-CDs大部分的含氧基团, 提高材料的导电性, 而GO和His-CDs剩余的含氧基团有助于提高比电容[21]。
图1 His-CDs/GA的制备示意图
2.2 结构与形貌表征
图2为His-CDs的TEM照片, His-CDs颗粒分布均匀, 无明显团聚。从图2的插图中观察到单个His-CDs的晶格条纹间距为0.21 nm, 对应于石墨的(100)晶面。图S1为His-CDs的尺寸分布图, 其尺寸在3~8 nm之间。图S2(a)为His-CDs的XRD图谱, 在2=25.1°处的衍射宽峰归因于高度缺陷或无序的碳[15]。图S2(b)为His-CDs的红外光谱图, 3149 cm–1附近的吸收峰归属于NH2的伸缩振动; 1696 cm–1处的强峰属于C=O键的伸缩振动; 1590 cm–1处的吸收峰属于C=N键的伸缩振动, 表明His-CDs/GA含有咪唑基; 1386 cm–1处的峰属于C–H键或–C–N; 1160 cm–1处的吸收峰归属于C–O键伸缩振动。以上表征证实成功制备出His-CDs。
图3(a~d)分别为GA、His-CDs/GA-1、His-CDs/ GA-2和His-CDs/GA-3的SEM照片。它们均由褶皱弯曲的石墨烯纳米片通过π-π堆叠和氢键作用形成了相互交联的三维网络结构[2]。相比较于GA, His-CDs/GA片层的团聚明显减少, 说明将His-CDs负载在GA上能够有效抑制石墨烯片的团聚。GA的TEM照片(图3(e))进一步显示其纳米片相互堆积在一起。图3(f)为His-CDs/GA-2的TEM照片。His-CDs均匀锚定在超薄的石墨烯纳米片上, 说明石墨烯纳米片同样能够阻碍His-CDs的团聚。
图2 His-CDs的TEM照片(插图: HRTEM照片)
图4为样品的XRD图谱。图中GA位于2=25.3°处、His-CDs/GA-1位于2=24.7°处、His-CDs/GA-2位于2=24.6°处和His-CDs/GA-3位于2=24.9°处出现的衍射峰均对应于石墨烯的(002)晶面, 由布拉格方程计算出其对应的层间距分别为0.352、0.360、0.362和0.357 nm。相对于GA, His-CDs/GA-1、His-CDs/GA-2和His-CDs/GA-3的层间距都有不同程度的提高, 说明His-CD的引入能够增加石墨烯片的层间距, 这有利于电解液离子的快速传输[11]。另外, 四个样品在2=43.2°处的弱衍射峰, 对应于石墨烯的(100)晶面。样品的拉曼光谱图如图S3所示, 1350 cm–1处的D带来自于样品中无序和缺陷的sp3杂化的碳, 1600 cm–1处的G带来自于样品中sp2杂化的石墨化碳[10]。His-CDs/GA-1、His-CDs/GA-2和His-CDs/GA-3的D带与G带的强度比(DG)分别为1.02、1.04和1.03, 均略高于GA(0.99), 表明引入His-CDs能够增加复合材料的缺陷并加剧无序化程度, 从而提供更多的电化学活性和缺陷位点[22]。
图3 GA(a)、His-CDs/GA-1(b)、His-CDs/GA-2(c)和His-CDs/ GA-3(d)的SEM照片; GA(e)和His-CDs/GA-2(f)的TEM照片
图4 GA、His-CDs/GA-1、His-CDs/GA-2和His-CDs/GA-3的XRD图谱
GA、His-CDs/GA-1、His-CDs/GA-2和His-CDs/ GA-3的氮气吸附/脱附等温线如图S4(a)所示。4种样品在相对压力(/0)为0.4~1.0之间均出现明显的滞后环, 具有典型的IV型特征, 说明样品均存在介孔结构[8]。GA、His-CDs/GA-1、His-CDs/GA-2和His-CDs/GA-3的比表面积分别为142.4、247.5、295.2和199.8 m2·g–1, 孔体积分别为0.16、0.23、0.25和0.21 cm3·g–1。相比较于GA, 复合材料的比表面积明显提高, 这是由于负载在石墨烯片上的His-CDs有效抑制了石墨烯片的团聚。图S4(b)为四种样品的孔径分布曲线。4种样品的介孔尺寸都主要分布在15~20和30~40 nm之间, 且His-CDs/GA的孔体积高于GA。这主要归因于以下两点: (1)His-CDs被固定在石墨烯片的表面及边缘, 显著增加了石墨烯片之间相互作用的位点, 促进凝胶形成过程中产生更多的介孔, 因此介孔的孔体积明显增大; (2)石墨烯气凝胶孔径分布规律主要取决于石墨烯片的大小、功能基团和凝胶化工艺, 碳点的作用十分有限。
图5(a)为GA和His-CDs/GA-2的XPS全谱。GA在284和531 eV处出现两个不同的峰, 分别归属于C1s和O1s。His-CDs/GA-2于284、399和531 eV处的峰分别归属于C1s、N1s和O1s, 其中氮元素的含量为3.58at%。相比较于GA, His-CDs/GA-2出现了N1s峰, 说明His-CDs和GA成功结合。图5(b)为His-CDs/GA-2的N1s谱图。在N 1s光谱中存在3个峰, 398.6、400.0和402.2 eV处的峰分别对应于吡啶氮、吡咯氮和N-H[11]。吡啶氮和吡咯氮表示N原子取代了五元环中的C原子, 能够给碳骨架造成大量的缺陷。这有利于增强赝电容性能, 从而提高电极的整体比电容[5]。此外, 吡啶氮具有更大的偶极矩, 能够降低活性材料和电解质界面处的电荷转移电阻[23]。His-CDs/GA-2的C1s和O1s谱图如图S5(a~b)所示。C1s光谱中, 284.8、285.4、286.5和287.8 eV处的峰分别对应于C不同的化学键C=C/C–C、C–N、C–O和C=O[5]。在O1s光谱中, 在530.6、531.4和533.4 eV处的峰分别归属于O–H、C=O和C–O–C/ C–OH[10], 证实水热反应后样品还保留了部分含氧基团。
图5 GA和His-CDs/GA-2的XPS总谱(a)和His-CDs/GA-2的N 1s图谱(b)
2.3 三电极电化学性能分析
图6(a)比较了GA、His-CDs/GA-1、His-CDs/ GA-2和His-CDs/GA-3在扫速10 mV·s–1, 电压窗口为–1~0 V下的CV曲线。由图可见, 所有电极的CV曲线呈现类矩形形状。值得注意的是, 相对于GA, His-CDs/GA-1、His-CDs/GA-2和His-CDs/GA-3的CV曲线在–0.6~–0.7 V处出现了较弱的氧化还原峰, 这主要由于His-CDs中丰富的含氮和含氧基团在碱性电解质中发生了氧化还原反应[5,23]。此外, His- CDs/GA-2的CV曲线积分面积明显大于其它电极, 表明其具有更高的比电容。图6(b)为所有电极在1 A·g–1下的充放电曲线, 曲线呈现出轻微变形的三角形形状, 表明电极的比电容以双电层电容为主, 同时还存在赝电容, 这与CV结果相一致。通过公式(S1)计算GA、His-CDs/GA-1、His-CDs/GA-2和His- CDs/GA-3的比电容分别为172、254、304、215 F·g–1。相比较于GA, His-CDs/GA-1、His-CDs/GA-2和His-CDs/GA-3的比电容分别提高了47.7%、76.7%、25.0%。这主要归功于以下三点: (1)His-CDs的引入提高了复合材料的有效比表面积, 增加了电活性位点; (2)His-CDs边缘含有大量的咪唑基等含氮基团, 它们作为给电子基团, 能够在石墨烯表面形成富电子区域, 有利于吸附更多的电解液阳离子, 从而改善比电容[19]; (3)His-CDs/GA中的含氮和含氧基团为复合材料提供了额外的赝电容。此外, 随着His- CDs添加量的增加, His-CDs/GA的比电容先升高后降低。结合图S4样品的BET分析, 原因主要是过量的His-CDs发生团聚, 导致His-CDs/GA的比表面积降低, 进而使得电解液离子吸/脱附位点减少。
His-CDs/GA-2在不同扫描速率下的CV曲线列于图7(a), 当扫描速率从5 mV·s–1增加到100 mV·s–1时, CV曲线形状并未发生明显变化, 表明His-CDs/ GA-2具有较低的电阻和良好的倍率性能。图7(b)为 His-CDs/GA-2在不同电流密度下的GCD曲线。所有的GCD曲线均未出现明显的电压降, 进一步说明His-CDs/GA-2具有出色的电荷转输能力。由公式(S1)计算出His-CDs/GA-2在电流密度1、2、3、5、10、20、30和50 A·g–1下的比电容分别为304、282、272、258、243、231、224和217 F·g–1。三电极体系下, 与先前所报道的石墨烯基电极材料的比电容相比较(如表S1所示), His-CDs/GA-2展现出更高的比电容, 表明其具备在高性能超级电容器应用的潜能。图7(c)为所有电极的倍率性能图。当电流密度从1 A·g–1增加到50 A·g–1时, His-CDs/GA-1、His- CDs/GA-2和His-CDs/GA-3的比电容保持率分别为65.4%、71.4%和62.3%, 均高于GA(57.6%)。His- CDs/GA倍率性能的提高, 主要归功于His-CDs增加了石墨烯片的层间距以及其边缘的含氮和含氧基团增强了活性材料的润湿性, 从而加快了电解液离子的扩散[8,11]。图7(d)为GA和His-CDs/GA-2的循环性能图。GA和His-CDs/GA-2在10 A·g–1下, 循环充放电30000次后, 比电容保持率分别为90.8%和93.5%。结果表明His-CDs负载在石墨烯片上, 提高了电极的循环稳定性。值得注意的是, His-CDs/ GA-2在前6000次循环, 其比电容损失率为4.9%, 后24000次仅损失了1.6%。这主要是由于在前6000次循环中, His-CDs/GA-2表面不稳定活性基团的脱落导致了赝电容的损失。
4种电极的交流阻抗图谱如图S6所示。His- CDs/GA的s和ct均小于GA, 说明添加His-CDs能够降低复合材料的等效串联电阻和电荷转移阻抗。采用四探针法测得His-CDs/GA-1、His-CDs/GA-2和His-CDs/GA-3的电导率分别为64.3、82.6和49.6 S·m–1, 均高于GA(35.8 S·m–1)。提高电导率有助于充放电过程中电荷的快速传输, 改善电极的倍率性能, 这与上述CV和GCD测试的结果相一致。
2.4 两电极电化学性能分析
为进一步研究His-CDs/GA-2复合电极材料的实际应用, 将His-CDs/GA-2组装成对称超级电容器(His-CDs/GA-2//His-CDs/GA-2), 在两电极体系下测试。图S7(a)为该对称电容器在电压窗口为0~1 V, 扫描速率5~100 mV·s–1下的CV曲线。由图可见, 在高扫描速率100 mV·s–1下, CV曲线的形状仅出现轻微的偏斜, 表明其具有良好的电荷传输能力。图S7(b) 为His-CDs/GA-2//His-CDs/GA-2在不同电流密度下的GCD曲线。由图可见, 所有GCD曲线均呈现良好的对称性, 且未出现明显的电压降。图S8为His-CDs/GA-2//His-CDs/GA-2的循环性能图。该对称电容器在5 A·g–1下, 循环充放电20000次, 比电容保持率为88.4%。His-CDs/GA-2//His-CDs/GA-2良好的循环保持率主要得益于其独特的三维多孔结构有效缓解了充放电过程中体积的膨胀和收缩。基于GCD曲线, 由公式(S2~S4)计算对称电容器的能量密度和功率密度, 结果如图8所示。该装置在功率密度为250 W/kg时, 能量密度达到10.14 Wh/kg, 且在功率密度增加到10 kW/kg时, 能量密度仍能保持6.43 Wh/kg。此外, His-CDs/GA-2//His-CDs/GA-2最大能量密度高于先前文献所报道的石墨烯基对称电容器[2,5,13-14,24-25]。
图7 His-CDs/GA-2在不同扫描速率下的循环伏安曲线(a)和在不同电流密度下的充放电曲线(b); GA、His-CDs/GA-1、His-CDs/GA-2和His-CDs/GA-3的倍率性能图(c); GA和His-CDs/GA-2在10 A·g–1下的循环性能图(d)
图8 His-CDs/GA-2//His-CDs/GA-2的拉贡图
3 结论
通过一步水热法制备出组氨酸功能化碳点/石墨烯气凝胶。His-CDs均匀负载在石墨烯片上, 有效抑制了石墨烯片的团聚, 从而增大复合材料的比表面积。此外, His-CDs/GA-2表面丰富的含氧和含氮基团, 能够加快电解液离子的渗透和扩散并提供额外的赝电容。当GO与His-CDs质量比为2 : 1时, His-CDs/GA-2在1 A·g–1下比电容达到304 Fg1; 当电流密度从1 A·g–1增加到50 A·g–1, 倍率性能达到71.4%; 在10 A·g–1下, 循环充放电30000次后, 其比电容保持率为93.5%。此外, 基于His-CDs/GA的对称超级电容器展现出高能量密度, 在功率密度为250 W/kg时, 能量密度达到10.14 Wh/kg, 并具有良好的循环稳定性, 在5 A·g–1下循环20000次后, 比电容仍保持88.4%。本工作为基于碳点和石墨烯的电极材料在高性能超级电容器等其它储能器件中的应用提供了方法和指导。
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Synthesis and Supercapacitor Performance of Histidine-functionalized Carbon Dots/Graphene Aerogel
DING Zhuofeng1, YANG Yongqiang2, LI Zaijun1
(1. School of Chemical and Material Engineering, Jiangnan University, Wuxi 214122, China; 2. Jiangsu Province Special Equipment Safety Supervision and Inspection Institute Branch, Wuxi 214071, China)
Histidine-functionalizedcarbon dot/graphene aerogel (His-CDs/GA) were synthesizedthe one-step hydrothermal method. The as-prepared His-CDs/GA exhibits unique three-dimensional porous structure, rich nitrogen and oxygen-containing functional groups, which facilitate the rapid diffusion of electrolyte ions and provide more active sites. When the mass ratio of GO and His-CDs is 2 : 1, the specific capacitance of His-CDs/GA-2 reaches 304 F·g–1at a current density of 1 A·g–1, which increases 76.7% compared with that of GA (172 Fg1). With the current density increasing from 1 A·g–1to 50 A·g–1, the specific capacitance retention of His-CDs/GA-2 achieves 71.4%. The specific capacitance of His-CDs/GA-2 still remains 93.5% over 30000 cycles at 10 A·g–1. In addition, a symmetrical supercapacitor assembled by His-CDs/GA possesses a high energy density of 10.14 Wh/kg at a power density of 250 W/kg, and good cyclic performance with 88.4% capacitance retention at 5 A·g–1over 20000 cycles. The results show that His-CDs/GA is a promising electrode material for supercapacitors.
graphene aerogel; histidine-functionalizedcarbon dot; capacitance performance; supercapacitor
补充材料:
组氨酸功能化碳点/石墨烯气凝胶的制备及超级电容器性能
丁卓峰1, 杨永强2, 李在均1
(1. 江南大学 化学与材料工程学院, 无锡 214122; 2. 江苏省特种设备安全监督检验研究院无锡分院, 无锡 214071)
S1 电极的制备及电化学性能测试
将制备好的GA和His-CDs/GA在红外压片机上用5 MPa的压力压成薄片, 并裁剪为1 cm×1 cm的正方形。然后与清洗后的泡沫镍贴合, 在10 MPa压力下压实。每个电极的活性物质负载量为2~ 2.5 mg·cm–2。三电极体系中, 以该电极片作为工作电极, 铂片(1 cm×1 cm)作为对电极, Hg/HgO电极作为参比电极, 6 mol·L–1KOH溶液作为电解液, 在电化学工作站(上海辰华, CHI 660D型)上进行循环伏安(CV)和恒电流充放电(GCD)测试, 电压窗口为–1~0 V。质量比电容s(F·g–1)由以下公式计算:
其中,(A)为放电电流, Δ(s)为放电时间,(g)为活性材料质量, Δ(V)为减去电压降后的电压窗口值
两电极体系中, 将两片质量相同的His-CDs/ GA-2电极作为一组工作电极, 6 mol·L–1KOH溶液作为电解液, 纤维素膜(NKK, MPF30AC)作为隔膜, 依次装入到纽扣式电池壳(CR 2032型)中, 组装成纽扣式对称电容器。在电化学工作站上进行CV和GCD测试, 电压窗口为0~1 V。在武汉蓝电电池测试系统(LAND CT2001A)上进行循环性能测试。对称电容器的总质量比电容(F·g–1)由以下公式计算:
能量密度(Wh/kg)和功率密度(W/kg)由以下公式计算:
图S1 His-CDs的尺寸分布图
Fig. S1 Size distribution of His-CDs
图S2 His-CDs的XRD图谱(a)和红外光谱图(b)
Fig. S2 XRD pattern (a) and IR spectrum (b) of His-CDs
图S3 GA、His-CDs/GA-1、His-CDs/GA-2和His-CDs/GA-3的拉曼谱图
Fig. S3 Raman spectra of GA, His-CDs/GA-1, His-CDs/GA-2 and His-CDs/GA-3
图S4 GA、His-CDs/GA-1、His-CDs/GA-2和His-CDs/GA-3的氮气吸附/脱附等温线(a)和孔径分布曲线(b)
Fig. S4 N2absorption-desorption isotherms (a) and pore size distributions (b) of GA, His-CDs/GA-1, His-CDs/GA-2 and His-CDs/GA-3
图S5 His-CDs/GA-2的C1s(a)和O1s(b) XPS图谱
Fig. S5 C1s (a) and O1s (b) XPS spectra of His-CDs/GA-2
表S1 His-CDs/GA-2与其它石墨烯基电极比电容的比较
Table S1 Comparison of the specific capacitance of His-CDs/GA-2 and other graphene-based electrodes
ElectrodeSpecific capacitance/ (F·g–1)Current density/ (A·g–1)Ref. RGO/CD2780.2[1] N-OMCN@GN242.31[2] N/S-rGAs180.51[3] GQDs-3DG2681.25[4] GQD/3DG2421.17[5] 3D graphene layers231.21[6] 3D bubble-like graphene frameworks2771[7] His-CDs/GA-23041This work
图S6 4种电极的的交流阻抗图谱, 插图为EIS测量的等效电路
Fig. S6 AC impedance plots of 4 electrodes with inset showing the equivalent ciruit from the EIS measurements
图S7 His-CDs/GA-2//His-CDs/GA-2对称电容器在不同扫描速率下的循环伏安曲线(a)和在不同电流密度下的充放电曲线(b)
Fig. S7 CV curves (a) at different scan rates and GCD curves (b) at different current densities of His-CDs/GA-2//His-CDs/ GA-2 symmetrical supercapacitor
图S8 His-CDs/GA-2//His-CDs/GA-2对称电容器在5 A·g–1下循环20000次的循环性能图
Fig. S8 Cycling performance at 5 A·g–1over 20000 cycles of His-CDs/GA-2//His-CDs/GA-2 symmetrical supercapacitor
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O646
A
1000-324X(2020)10-1130-07
10.15541/jim20190630
2019-12-11;
2020-02-15
国家科技重点研发计划(2018YFC1603001); 国家自然科学基金(21576115) The National Key Research and Development Program of China (2018YFC1603001); National Natural Science Foundation of China (21576115)
丁卓峰(1996–), 男, 硕士研究生. E-mail: 1539342975@qq.comDING Zhuofeng(1996–), male, Master candidate. E-mail: 1539342975@qq.com
李在均, 教授. E-mail: zaijunli@jiangnan.edu.cn LI Zaijun, professor. E-mail: zaijunli@jiangnan.edu.cn
