近年來，垂直石墨烯納米片（VGN）由于其獨(dú)特的形態(tài)和非常高的表面積而備受關(guān)注。本文中，我們通過在不同氣體環(huán)境（H
2、N
2和O
2）下進(jìn)行后沉積等離子體處理來設(shè)計VGN的邊緣端接，以實(shí)現(xiàn)具有所需機(jī)能（-H，-N和-O或-OH）的VGN表面以擴(kuò)展它的潛力。此外，發(fā)現(xiàn)等離子體功能化可以操縱VGN中的缺陷類型（sp
3或空位）。基于自旋極化第一原理密度泛函理論的計算和X射線光電子能譜（XPS）分析均證實(shí)了在N
2等離子體處理的情況下空位缺陷的消失，以及在H
2和O
2等離子體處理的情況下缺陷密度的提高。顯然，經(jīng)過等離子體處理的VGN的表面能（107-846.2 mJ m
-2）顯著提高。依次將固有的疏水性VGN操縱為超親水性。此外，經(jīng)等離子體處理的VGN在電化學(xué)電容上表現(xiàn)出一階增強(qiáng)，這也證實(shí)了其潤濕性。此外，經(jīng)等離子體處理的VGN具有更高的電容保持能力，這表明其電化學(xué)穩(wěn)定性得到了改善。上述事實(shí)強(qiáng)調(diào)了邊緣端接、缺陷密度和缺陷類型對于增強(qiáng)VGN的電化學(xué)電容性能并改善循環(huán)穩(wěn)定性的重要作用。
Figure 1. （a）生長的VGN、（b）H
2-VGN、（c）N
2-VGN、（d）O
2-VGN的SEM顯微照片，以及（e）生長的和經(jīng)過等離子體處理的VGN的壁間距離分布曲線。
Figure 2. 生長的VGN的（a）循環(huán)伏安法和（b）充放電曲線。
Figure 3. （a,d）H
2-VGN、（b,e）N
2-VGN和（c,f）O
2-VGN的CV和CD；（g）0.1 V s
-1下的CV比較；（h）面電容vs.掃描速率曲線；（i）電容保持率
Figure 4. （a）生長和經(jīng)等離子體處理的VGN的阻抗響應(yīng)，插圖顯示等效電路和完整的EIS譜圖；（b）生長和經(jīng)等離子體處理的VGN的波特圖。
相關(guān)研究成果于2021年由印度霍米巴巴國家研究所S.R. Polaki課題組，發(fā)表在Applied Surface Science（https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.149045）上。原文：Engineering the edge-terminations and defect-density to enhance the electrochemical capacitance performance of vertical graphene nanosheets。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號
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