东海大学Tsung-Wu Lin课题组--石墨烯/MoS2水凝胶基超级电容器在深共熔混合溶剂中乙腈/水含量的优化
在这里，我们是第一个通过将水和乙腈与由乙酰胺和高氯酸锂组成的典型DES电解质混合来开发深共溶共溶剂（DES）系统的人。共溶剂的添加不仅解决了DES的高粘度和低电导率的问题，而且还提供了一些独特的性能。例如，水的存在改善了DES电解质的阻燃性。相反，添加乙腈可进一步改善离子电导率，而不会损害宽的电化学稳定性窗口（ESW）。研究了DES中助溶剂的量以及助溶剂之间最佳摩尔比的影响。当乙腈与水的摩尔比为4.4：1时，杂化DES表现出最佳的物理性能，包括宽的ESW（2.55 V），优异的电导率（15.6 mS cm-1）和低粘度（5.82 mPa·s）。此外，已经进行了一系列的光谱测量以了解电解质组分之间的相互作用。发现水分子与Li+离子具有很强的配位作用，并且这种相互作用不受乙腈分子存在的影响。另一方面，我们已经证明了使用由1T-MoS2和还原氧化石墨烯（rGO）组成的水凝胶作为超级电容器的电极材料。该水凝胶继承了rGO水凝胶的多孔结构和1T-MoS2的高电导率。最后，通过使用混合DES和水凝胶分别作为电解质和电极来制造高压对称超级电容器。经过优化的超级电容器可在2.3 V的宽工作电压下工作，并在1164 W kg-1的功率密度下达到31.2 Wh kg-1的最大能量密度。此外，该器件在20,000次循环后显示出91％的电容保持率。
Figure 1. DES电解质下，不同H2O/Li+摩尔比下的（a）LSV曲线和（b）电导率。DES电解质下，不同ACN/H2O摩尔比下的（c）LSV曲线和（d）电导率。（e）各种电解质的燃烧测试和相应SET值的照片。（f）各种电解质在-50°C下的接触角及其状态的照片。
Figure 2. 1T-MoS2@rGO-H的（a）SEM和（b,c）TEM图像。（d-f）（b）中所示1T-MoS2@rGO-H的EDX映射。
Figure 3. 使用A(4.4)W(1)-DES组装的SC的（a）CV和（b）GCD曲线。（c）比较使用不同电极材料的SCs的倍率性能。（d）使用A(4.4)W(1)-DES和1T-MoS2@rGO-H的SC的长期稳定性测试。
Figure 4. 使用不同DES电解质的SCs的（a）工作电压，（b）Ragone和（c）Nyquist曲线；（d）表示SC装置充满电后点亮LED灯泡的照片。图6c中插图：放大区域。
相关研究成果于2021年由东海大学Tsung-Wu Lin课题组，发表在Chemical Engineering Journal（https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.126706）上。原文：Optimization of acetonitrile/water content in hybrid deep eutectic solvent for graphene/MoS2 hydrogel-based supercapacitors。