杂原子掺杂石墨烯的三维自支撑结构是超级电容器的理想电极材料。然而，简易控制其组成和结构仍然是一个挑战。这里报道了一种新的电化学-凝固型电泳沉积方法，包括气泡模板法和原位微波还原过程，在超薄石墨纸上可控制备了硫、氮掺杂的石墨烯泡沫(dGF)。dGF材料拥有相互交错的孔结构，高的比表面积，以及硫和氮共掺杂，显示出高的比电容达354 F·g-1，以及良好的倍率性能。由于石墨纸作为沉积基底和原位微波还原引发剂的优点，通过定制石墨纸的形状可以方便地获得叉指电极。组装的柔性超级电容器的能量密度为71.5 W h kg-1（功率密度为0.65 kW kg-1），并且在10 000次充放电循环后仍能保持99.5%的比电容。该研究为构建石墨烯自支撑结构提供了一种理想的工艺流程，在催化、储能和环保方面具有潜在的应用价值。
 
 
Figure 1.（a））dGF的形成机制。（b）dGF的FE-SEM图像。(c) ATR-FTIR光谱，(d)拉曼光谱，和(e)GOF和dGF的XRD图谱。(f–h) C 1s, N 1s, 和 S 2p XPS总谱。
 
  
Figure 2. (a–c)在不同沉积电压下制备dGFs的表面FE-SEM图像，(d)孔径分布，(e)比表面积，(f)在50 mV s-1下的CV曲线，(g)倍率性能和(h) EIS谱(插图显示了高中频区域的放大图像)。
 
 
Figure 3．（a）在不同剂量PSS电解质中的电泳迁移率。（b）不同PSS剂量下的沉积电流-时间曲线。(c)硫含量和氮含量，(d)横截面FE-SEM图像，(e)接触角，(f)倍率性能，和(g) 不同剂量PSS的dGFs的EIS谱(插图显示高频-中频区域的放大图像)。
 
  
Figure 4．（a）两个dGFs组装叉指超级电容器，插图显示一个弯曲的超级电容器点亮了一个发光二极管气泡管灯。超级电容器的电化学性能:(b)不同扫描速率下的CV曲线，(c)不同电流密度下的GCD曲线，(d)不同电流密度下的比电容，(e)不同弯曲角度下的CV曲线和(f)能量密度和功率密度曲线。（g）10，0 00次循环的充放电测试期间的电容保持率。
  
        该研究工作由华东理工大学Gengchao Wang课题组于2021年发表在J. Mater. Chem. A期刊上。原文：Electrophoresis-microwave synthesis of S,N-doped graphene foam for high-performance supercapacitors。

转自《石墨烯杂志》公众号