这里，通过溶剂热处理工艺，用零位石墨烯量子点（GQD）对V2O5纳米片进行纳米功能修饰，将其作为阳极材料，显示出增强的电化学储能性质。嵌入的GQD赋予了V2O5（VNS-GQD）结构和组成方面的优势，包括更大的层间距离，快速的电化学动力学，以及额外的稳定性来缓冲体积变化。而且，GQD和VNS之间强的耦合效应，超大的界面面积和增强的电导率促进了插层赝电容行为。VNS-GQD在1 A g-1电流密度下，其比电容达572 F g-1，经10000次充放电循环后，仍能保留初始电容的92％。还组装了非对称超级电容器，其工作电压窗口为1.5 V，在2.25 kW kg-1功率密度下，实现31.25 W h kg-1的能量密度。这项工作是通过将GQD嵌入到二维过渡金属氧化物夹层中，这也为构建其他纳米夹层复合材料提供了新途径，从而应用于超高性能的电化学储能领域。
 
Figure 1. 水热法合成VNS-GQD的示意图，组装非对称超级电容器的示意图，通过滴涂法，分别将VNS-GQD和中孔碳球（MCS）涂覆在碳布上，依次作为阳极和阴极材料。
 

Figure 2. GQD的（a-c）TEM图，HR-TEM图，粒径分布； VNS的（d-f）TEM，HR-TEM图，晶格条纹，（g）VNS-GQD的TEM图。（h）三种样品的XRD图。MCS的（i-I）SEM图，TEM图，XRD图和拉曼光谱。
 

Figure 3. V2O5和GQD纳米复合材料的（a）TGA和（b）BET表面积。（c）三种样品的XPS总谱，以及VNS-GQD的高分辨（d-f）C 1s， V 2p和O 1s XPS谱。
 

Figure 4. VNS基纳米材料的（a）EIS奈奎斯特图，（b）循环伏安图（CV）和（c）比电容与扫描速率的关系。（d）恒电流充放电（GCD）曲线，以及（e）VNS-GQD-10的循环稳定性。（f）VNS-GQD-10在不同扫描速率和电流密度时的比电容。（g）重量比电容和面电容。（h）在5 mV s-1扫速时的CV曲线，以及（i）在活性物质不同负载量时的奈奎斯特图。
 
       该研究工作由台湾国立清华大学Ruey-An Doong课题组于2020年发表在Nanoscale期刊上。原文：Boosting the energy storage performance of V2O5 nanosheets by intercalating conductive graphene quantum dots。

摘自《石墨烯杂志》公众号：