项目名称: 胺基功能化石墨烯量子点的大规模制备及其高电容三维电极的构筑

项目编号: No.21471098

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 李珍

作者单位: 上海大学

项目金额: 85万元

中文摘要: 本项目发展自下而上碱催化水相分子融合法,大规模(克量甚至千克规模)、低成本、环境友好地制备高比表面积、高稳定性、良好导电性、高水溶性的近单层单晶石墨烯量子点,并通过原位胺基功能化在边位上引入大量的redox活性位。以高导电性超长二氧化钛纳米管阵列为三维有序集流体,富含氮活性位的石墨烯量子点为高活性物质,通过可控的电泳或浸渍组装的方法,制造具有超高面容量的长寿命超级电容器。同时探索以胺基功能化的石墨烯量子点为活性分子桥梁和间隔相,通过边位上胺基与羧基之间的强键作用,将羧基功能化的石墨烯片组装成超大的三维连通网络,尝试解决制造石墨烯超级电容器时难克服的一个共性问题- - -石墨烯片堆叠和团聚导致电容量远低于理论值。通过胺基功能化石墨烯量子点的可控制备及其三维电极的构筑,有望自主研发出高电容性能、环保、低成本的新型超级电容器,从而提升我国在能量存储领域的核心竞争力。

中文关键词: 石墨烯量子点;胺基功能化;大规模制备;三维电极;电容性能

英文摘要: In this project, we develop the growth, on a gram scale, of nearly monolayer and single-crystalline graphene quantum dots (GQDs) with high specific surface area, high stability, good electrical conductivity and high water-solubility by a novel bottom-up approach-the alkali-catalyzed molecular fusion route. A large number of redox active positions in the edge are introduced through the in-situ amino functional. We design that high conductivity super-long titanium dioxide nanotube arrays act as the three-dimensional ordered current collector, and GQDs of rich in nitrogen active positions act as highly redox-active material. Supercapacitors with the ultra-high capacity and long life are manufactured by the controllable methods of electrophoresis or dipping assembly. Meanwhile, amino-functionalized GQDs as reactive molecules bridges and spacer, due to the strong bonds between amino and carboxyl, carboxyl functionalized graphene sheets are assembled into a large three-dimension connected network, which contributes to solve a difficult common problem that the capacitance of graphene sheets is far lower than the theoretical value caused by the agglomeration and restack. By the controllable preparation of amino-functionalized GQDs and the construction of three-dimensional electrodes, we can fabricate the new type of environmentally friendly, low-cost supercapacitors with high capacity performance, which can raise core competitiveness of our country in fields of energy storage.

英文关键词: graphene quantum dots;amino-functionalized;large-scale preparation;three-dimensional electrode;capacitive performance

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