西安交通大学杨卷和大连理工大学Jieshan Qiu课题组--通过耦合氮掺杂空心碳骨架以提高石墨烯的超级电容器性能

石墨烯作为合适的电极已被广泛用于电化学双层电容器，这是由于其优异的性能，包括高电导率和大比表面积。然而，缺点之一是石墨烯纳米片之间不可避免的堆叠趋势，导致有限的电化学比表面积。在本文中，通过简单的聚乙烯亚胺（PEI）辅助的热解策略，制造了由ZIF-8（即GPNC）衍生的中空氮掺杂碳骨架支撑的新型石墨烯纳米片，以提高其电容性能。得益于石墨烯中间层中空氮掺杂碳骨架的独特支架/支撑作用，具有大比表面积以及充足的微孔/中孔通道和高氮含量的GPNC能够促进电子和电解质离子迁移动力学和增强固有的电化学活性。因此，与原始石墨烯和普通ZIF衍生的碳/石墨烯电极相比，当电流密度从0.5 A/g增加到20 A/g时，GPNC表现出218 F/g的最高电荷存储和74％的优异倍率能力。。组装的GPNC//GPNC两电极系统进一步提供了9080 W/kg的最大功率，在10000次循环中具有84％的出色电化学保持率。

Figure 1. GPNC样品的（a-c）FE-SEM和（d-f）TEM图像；（g）GPNC样品的STEM图像和相应的元素映射图。

Figure 2. （a）GPNC在不同扫描速率下的CV曲线；（b）GPNC、G/NC和块状NC的CV曲线；（c）GPNC、G/NC和大体积NC在2 A/g时的GCD曲线；（d）不同电流密度下GPNC、G/NC和大块NC的比电容。

Figure 3. （a）GPNC//GPNC对称超级电容器在不同扫描速率下的CV曲线;（b）GPNC//GPNC对称超级电容器在不同电流密度下的GCD曲线；（c）GPNC//GPNC对称超级电容器在不同电流密度下的比电容；GPNC//GPNC对称超级电容器在2 A/g时的（d）Ragone图和（e）循环稳定性。

相关研究成果于2020年由西安交通大学Juan Yang和大连理工大学Jieshan Qiu课题组，发表在Chemistry-A European Journal（2020, 26, 2897-2903）上。原文：Boosting Supercapacitor Performance of Graphene by Coupling with Nitrogen-Doped Hollow Carbon Frameworks。