近年来，垂直石墨烯纳米片（VGN）由于其独特的形态和非常高的表面积而备受关注。本文中，我们通过在不同气体环境（H₂、N₂和O₂）下进行后沉积等离子体处理来设计VGN的边缘端接，以实现具有所需机能（-H，-N和-O或-OH）的VGN表面以扩展它的潜力。此外，发现等离子体功能化可以操纵VGN中的缺陷类型（sp³或空位）。基于自旋极化第一原理密度泛函理论的计算和X射线光电子能谱（XPS）分析均证实了在N₂等离子体处理的情况下空位缺陷的消失，以及在H₂和O₂等离子体处理的情况下缺陷密度的提高。显然，经过等离子体处理的VGN的表面能（107-846.2 mJ m^-2）显着提高。依次将固有的疏水性VGN操纵为超亲水性。此外，经等离子体处理的VGN在电化学电容上表现出一阶增强，这也证实了其润湿性。此外，经等离子体处理的VGN具有更高的电容保持能力，这表明其电化学稳定性得到了改善。上述事实强调了边缘端接、缺陷密度和缺陷类型对于增强VGN的电化学电容性能并改善循环稳定性的重要作用。
 
  Figure 1. （a）生长的VGN、（b）H₂-VGN、（c）N₂-VGN、（d）O₂-VGN的SEM显微照片，以及（e）生长的和经过等离子体处理的VGN的壁间距离分布曲线。
 

Figure 2. 生长的VGN的（a）循环伏安法和（b）充放电曲线。
 

Figure 3. （a,d）H₂-VGN、（b,e）N₂-VGN和（c,f）O₂-VGN的CV和CD；（g）0.1 V s^-1下的CV比较；（h）面电容vs.扫描速率曲线；（i）电容保持率
 

Figure 4. （a）生长和经等离子体处理的VGN的阻抗响应，插图显示等效电路和完整的EIS谱图；（b）生长和经等离子体处理的VGN的波特图。
 
        相关研究成果于2021年由印度霍米巴巴国家研究所S.R. Polaki课题组，发表在Applied Surface Science（https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.149045）上。原文：Engineering the edge-terminations and defect-density to enhance the electrochemical capacitance performance of vertical graphene nanosheets。

转自《石墨烯杂志》公众号