点击石墨烯联盟
碳电极材料主要基于双电层电容的储能机制，是商业化超级电容器的主要电极材料。碳纳米纤维(CNFs)相互交织形成导电网状结构有利于电荷的储存和电子的定向传输，表现出良好的电容特性，可以作为超级电容器的电极材料。通过复合改性，可以实现碳材料间的优势互补，有效提高碳电极材料的电容特性。
在这项研究中，笔者采用原位模板组装的方法,设计构建了氮掺杂碳纤维包覆石墨烯纳米片(NFGNs)层间复合材料。将相互连通的氮掺杂碳纳米纤维均匀地包覆在石墨烯纳米片层表面。通过改变炭化温度，对复合材料的空间结构、元素组成和石墨化程度进行了调控，使NFGNs复合材料可以成为超级电容器的电极材料。
0
结果展示
图1为不同炭化温度处理得到NFGNs-(a),NFGNs-(b)和NFGNs-(c)样品的SEM图。该项研究制备的NFGNs材料中NCNF均匀地包覆生长在EGNs的石墨烯纳米片层表面。NCNF呈相互连通的3D空间结构。随着炭化温度的升高,包覆层厚度变薄,而且交联状CNF的直径变细。
图1NFGNs-(a),NFGNs-(b)和NFGNs-(c)样品的SEM图
XPS测试结果表明NFGNs材料含有C、O、N三种元素(图)。N元素主要来自于PPy前驱体，掺杂在材料本体结构中。N素含量随着炭化温度的升高逐渐降低。NFGNs复合材料中的掺杂的氮原子可以在充放电过程中产生赝电容。
图NFGNs-的XPS谱图(a)全谱谱图；(b)N1s谱图；(c)C1s谱图；(d)O1s谱图
NFGNs材料的N吸附-脱附等温线呈现具有滞后环的IV型曲线。如图3所示，NFGNs材料中交联状NCNF和EGNs有效的结合。这种由EGNs支撑的层间复合材料具有较高的比表面积，可以为电解液离子提供较多的吸附活性位点，加速了电解液离子的传递，具有较好的电容特性。
图3NFGNs-,NFGNs-,NFGNs-,NCNF-和EGNs-的N吸附-脱附曲线
NFGNs-超级电容器，在不同扫描速度时的CV曲线展示出对称性准矩形，表明主要以双电层电容为主，并具有良好的可逆性(图4（a）)。NFGNs-超级电容器的GCD曲线呈现对称三角形形状，随着电流密度的增加，没有出现明显扭曲变形。在流密度为1.0A?g-1时的Ccell为77.7F?g-1(图4（c）)。在功率密度为10.5kW?kg-1时的能量密度为87.1Wh?kg-1；在功率密度高达9.8kW?kg-1时的能量密度仍保持在71.4Wh?kg-1。随着功率密度的增加，能量密度降低的并不明显(图4（d）)。NFGNs-超级电容器在电流密度为10A?g-1时，经过次充放电循环后，CGD曲线没有明显的变化，比电容为其初始比电容的95.9%，库仑效率均保持在99%以上，表明NFGNs-超级电容器具有良好的循环稳定性和可逆性。
图4NFGNs-超级电容器的电化学性能(a)不同扫描速度时的CV测试曲线;(b)电化学阻抗Nyquist图;(c)不同电流密度时的GCD测试曲线;(d)能量密度随功率密度的变化图;(e)循环稳定性和库仑效率随循环次数变化曲线;(f)循环最后10次的GCD曲线
03
结论
(1)以电化学法制备的EGNs为骨架，PPy为碳源，CTAB为模板剂，构建了氮掺杂碳纤维包覆石墨烯纳米片复合材料。氮掺杂碳纳米纤维相互连通，均匀地包覆生长在石墨烯纳米片层表面。
()NFGNs-复合材料的氮含量为11.53%，比表面积为.65m/g。NFGNs-表现出优异的电容特性。在电流密度为1.0A?g-1时比电容33.3F?g-1，且具有良好的倍率特性。NFGNs-超级电容器在功率密度为10.5kW?kg-1时，能量密度为87.1Wh?kg-1；经过次恒流充放电循环后，比电容保持率95.9%，库伦效率保持在99%以上。
(3)NFGNs复合材料优异的电容特性主要归因于其独特的结构。相互连通的NCNF与EGNs构建成3D的多级空间结构，为电解液离子的扩散提供了空间。掺杂的氮原子可以提高电极材料表面的电活性，产生赝电容提高材料的比电容。内层的EGNs骨架具有良好的导电性，在充放电过程中可以作为小的集电器加速电子的传递。
原文出处：
氮掺杂碳纤维包覆石墨烯纳米片的构建及电容特性
阚侃，王珏，付东，郑明明，张晓臣
0，50（）：94-10
Doi：10./j.issn.-.01.
信息来源： "CGIA企业需求服务中心"是由石墨烯联盟（CGIA）成立的，以推动石墨烯下游应用为己任，致力于搭建供需对接平台的服务部门。中心着力于解决需求痛点，创新服务模式，为企业提供专业、高效、精准的需求对接服务，主张以解决需求痛点，提升企业价值，实现共同成长为目标；以支撑企业精准把握市场定位，推动产品技术转型升级，加快技术产品应用推广及商业化，助力区域新旧动能转换为价值体现。我们期待怀揣梦想，志同道合的朋友找到我们，一起去征服梦想和未来~
??需求征集
您尽管提，剩下的交给我们
??近期需求合集！速来接单~
联系
（添加时请备注单位-姓名）
邮箱：meeting01
c-gia.cn0
《全球石墨烯产业研究系列丛书》
《00全球石墨烯产业研究系列丛书》由一册变为多册，从政策、技术、市场、应用领域、重点企业等多角度出发，用+可视化数据图表深度解读全球石墨烯产业发展的真实现状和格局，剖析产业发展瓶颈问题，从战略发展眼光提出合理的发展建议和规划，为读者呈现系统全面、真实、简洁明了的全球石墨烯产业发展状况。
点击题目可查看全部报告详情：
??你想了解的石墨烯，这里全都有......联系