一、成果简介 

本文，西北师范大学李志敏副教授、胡中爱教授团队在《New J. Chem》期刊发表名为“Preparation of flexible and free-standing polypyrrole/graphene film electrodes for supercapacitors”的论文，研究提出通过通过旋涂法和随后的水热工艺将聚吡咯（PPy）纳米结构网络仅嵌入石墨烯薄膜的一侧，制备了柔性自支撑和无粘合剂超级电容器电极。基于氧化石墨烯（GO）薄膜的两亲性质，定义明确的PPy纳米粒子分散良好，并在薄膜表面形成网状结构。在 180 °C 的温度下进行还原处理后，还原的氧化石墨烯 (rGO) 薄膜不仅为 PPy 纳米粒子的分散提供了大的可及表面积，而且还充当了无粘合剂的导电集流体。　　聚吡咯/石墨烯薄膜 (PGF) 电极材料在三电极配置中表现出优异的电化学性能，包括在1Ag-1时高达455Fg-1的高比电容和出色的循环稳定性（1000 次循环后 97%的电容保持率）。此外，对称 PGF 超级电容器在 1.4 V 的电池电压下表现出高达 49.3Fg-1的比电容，在700Wkg -1的功率密度下表现出13.4Wh kg -1的大能量密度， 1000 次循环后具有 96% 的电容保持率。这项工作在制备用于超级电容器的高性能柔性电极方面显示出令人印象深刻的潜力。

二、图文导读 

图1、 通过旋涂和水热法制备PGF 。

图 2、 (a) PGF 的尺寸和 (b) PGF的柔性特性的照片。

图3、 (a) rGO 薄膜的FESEM图像，(b) rGO 薄膜的横截面图，和 (c-e) 不同放大倍率的 PGF薄膜。

图4、 (a) PGF、PPy和rGO薄膜的XRD图谱。(b) PGF 的 XPS 测量光谱，(c) PGF、PPy 和 rGO 薄膜的 FTIR 光谱，以及 (d) PGF、PPy 和 rGO 薄膜的 TGA 曲线。

图5. (a) PGF、块状PPy和rGO薄膜的奈奎斯特图。(b) PGF、PPy 和 rGO 薄膜的循环寿命。

图6、 (a) PGF 作为具有不同电池电压的双电极电池配置，扫描速率为15mV s -1。(b) 在1.4V的工作电压内以不同的扫描速率。(c) 不同电流密度下的放电曲线。(d)全电池的Ragone图和(e)全电池在3Ag-1下的循环寿命。

三、小结 

　　使用旋涂和水热工艺成功制备了柔性 PGF，并用作超级电容器电极。在没有任何粘合剂的情况下，使用rGO薄膜作为集流体，应用的PGF超级电容器将减轻器件重量并显著提高电池的能量密度和功率密度。有理由相信，作为电极材料，柔性PGF是超级电容器制造的有希望的候选者。

文献: https://doi.org/10.1039/D2NJ03173F

文章来源：公众号【材料分析与应用】

氧化石墨烯：

氧化石墨烯(graphene oxide )是石墨烯的氧化物，一般用GO表示，其颜色为棕黄色，市面上常见的产品有粉末状、片状以及溶液状的。因经氧化后，其上含氧官能团增多而使性质较石墨烯更加活泼，可经由各种与含氧官能团的反应而改善本身性质。

氧化石墨烯薄片是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，氧化石墨烯是单一的原子层，可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米。因此，其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。氧化石墨烯长久以来被视为亲水性物质，因为其在水中具有优越的分散性，但是，相关实验结果显示，氧化石墨烯实际上具有两亲性，从石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布。因此，氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面，并降低界面间的能量。其亲水性被广泛认知。

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