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　　分級(jí)多孔碳材料由于其獨(dú)特的孔結(jié)構(gòu)，在超級(jí)電容器電極材料的研究中備受關(guān)注。近日，我院材料科學(xué)與工程系朱彥武教授課題組開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了一種三維分級(jí)多孔碳材料，作為超級(jí)電容器電極時(shí)，質(zhì)量能量密度和體積能量密度分別可達(dá)89 Wh kg^-1和64 Wh L^-1，同時(shí)也保持了超級(jí)電容器固有的高功率輸出和極快的充電速度，展示出優(yōu)異的電化學(xué)儲(chǔ)能行為。相關(guān)研究成果以“A hierarchical carbon derived from sponge-templated activation of graphene oxide for high-performance supercapacitor electrodes”為題發(fā)表在Wiley期刊Advanced Materials上（DOI: 10.1002/adma.201600586）。

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　　朱彥武教授團(tuán)隊(duì)前期通過(guò)氫氧化鉀活化微波剝離的氧化石墨烯，制備出優(yōu)異的超級(jí)電容器碳電極材料，但密度相對(duì)較低?；谇捌诠ぷ鳎搱F(tuán)隊(duì)利用聚氨酯海綿作為模板，同時(shí)吸附氧化石墨烯以及氫氧化鉀作為活化前驅(qū)體。由于石墨烯片層無(wú)法進(jìn)入海綿微孔而覆蓋于海綿骨架表面，氫氧化鉀則在微孔內(nèi)部富集；在對(duì)前驅(qū)體進(jìn)行高溫處理時(shí)實(shí)現(xiàn)了“自?xún)?nèi)而外”的活化過(guò)程，得到了一種具有骨架表面完整而內(nèi)部多孔的三維多孔碳材料（見(jiàn)上圖）。由于此三維結(jié)構(gòu)可提供優(yōu)異的離子輸運(yùn)能力，骨架表面的石墨烯片層可提供良好的電子電導(dǎo)，而充沛的微孔又可以實(shí)現(xiàn)離子的高性能存儲(chǔ)，該材料展現(xiàn)出了優(yōu)異的雙電層吸附行為（有機(jī)電解液中比電容最高為207 F/g，水基電解液中最高401 F/g）。該研究通過(guò)模板法將二維石墨烯片層組裝并活化成三維結(jié)構(gòu)，在獲得高性能的同時(shí)，還得到了實(shí)用化的電極密度（0.72 g/cm³），為超級(jí)電容器材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用研究提供了新的研究思路。?

　　論文第一作者為碩士研究生徐進(jìn)。該工作得到了國(guó)家人才計(jì)劃、自然科學(xué)基金委和能源材料化學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心等經(jīng)費(fèi)來(lái)源的大力支持。

　　相關(guān)文章鏈接：http://dx.doi.org/10.1002/adma.201600586。

（化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院、2011能源材料化學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心）