中國科學院蘭州化學物理研究清潔能源化學與材料實驗室低維材料與化學儲能研究課題組在石墨烯量子點用于超級電容器應用方面取得新進展。研究工作相繼發表在近期出版的Adv. Funt.Mater. (2013, 23, 4111-4122)和Nanoscale( 2013, 5, 6053-6062) 。
石墨烯量子點(Graphene quantum dot，GQDs)指尺寸小于10 nm的石墨烯。除了具有獨特的量子效應外，其尺度為納米級，且擁有豐富的邊界缺陷，在各種溶劑中呈現出優異的分散性能。研究人員將GQDs沉積到微型叉指金電極上構建微型超級電容器，結果表明，GQDs在水系和離子液體電解液中都具有極好的電容特性，其倍率特性和頻率響應特性是迄今為止最好的結果，從而在國際上首次證明GQDs是一種非常理想的超級電容器用電極材料。相關結果發表在最新一期的Adv. Funt.Mater.(2013, 23, 4111-4122) 上并被選為后封面文章。
基于上述工作，研究人員采用兩步電化學沉積法成功地在微型電極上構建了兩種類型的不對稱電容器：GQDs//MnO2和GQDs //polyaniline (PANI)微型電容器。在水系電解條件下，這兩種類型的微型不對稱電容器展示了良好的電化學性能。最后，研究人員采用磷酸-聚乙二醇凝膠電解質將沉積有石墨烯和聚苯胺的叉指金電極進行封裝，成功構建了全固態的微型GQDs//PANi不對稱超級電容器 Nanoscale(2013, 5, 6053-6062)。
這一系列GQDs基微型電容器的成功構建，為GQDs在化學儲能領域的應用以及新型微型超級電容器的構筑提供了新的研究思路和方法。
上述研究工作得到了中國科學院“百人計劃”和國家自然科學基金(51005225)的資助。
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