這里，通過溶劑熱處理工藝，用零位石墨烯量子點（GQD）對V2O5納米片進行納米功能修飾，將其作為陽極材料，顯示出增強的電化學儲能性質(zhì)。嵌入的GQD賦予了V2O5（VNS-GQD）結(jié)構和組成方面的優(yōu)勢，包括更大的層間距離，快速的電化學動力學，以及額外的穩(wěn)定性來緩沖體積變化。而且，GQD和VNS之間強的耦合效應，超大的界面面積和增強的電導率促進了插層贗電容行為。VNS-GQD在1 A g-1電流密度下，其比電容達572 F g-1，經(jīng)10000次充放電循環(huán)后，仍能保留初始電容的92％。還組裝了非對稱超級電容器，其工作電壓窗口為1.5 V，在2.25 kW kg-1功率密度下，實現(xiàn)31.25 W h kg-1的能量密度。這項工作是通過將GQD嵌入到二維過渡金屬氧化物夾層中，這也為構建其他納米夾層復合材料提供了新途徑，從而應用于超高性能的電化學儲能領域。
Figure 1. 水熱法合成VNS-GQD的示意圖，組裝非對稱超級電容器的示意圖，通過滴涂法，分別將VNS-GQD和中孔碳球（MCS）涂覆在碳布上，依次作為陽極和陰極材料。
Figure 2. GQD的（a-c）TEM圖，HR-TEM圖，粒徑分布； VNS的（d-f）TEM，HR-TEM圖，晶格條紋，（g）VNS-GQD的TEM圖。（h）三種樣品的XRD圖。MCS的（i-I）SEM圖，TEM圖，XRD圖和拉曼光譜。
Figure 3. V2O5和GQD納米復合材料的（a）TGA和（b）BET表面積。（c）三種樣品的XPS總譜，以及VNS-GQD的高分辨（d-f）C 1s， V 2p和O 1s XPS譜。
Figure 4. VNS基納米材料的（a）EIS奈奎斯特圖，（b）循環(huán)伏安圖（CV）和（c）比電容與掃描速率的關系。（d）恒電流充放電（GCD）曲線，以及（e）VNS-GQD-10的循環(huán)穩(wěn)定性。（f）VNS-GQD-10在不同掃描速率和電流密度時的比電容。（g）重量比電容和面電容。（h）在5 mV s-1掃速時的CV曲線，以及（i）在活性物質(zhì)不同負載量時的奈奎斯特圖。
該研究工作由臺灣國立清華大學Ruey-An Doong課題組于2020年發(fā)表在Nanoscale期刊上。原文：Boosting the energy storage performance of V2O5 nanosheets by intercalating conductive graphene quantum dots。
摘自《石墨烯雜志》公眾號：
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