最新研究成果顯示，碳管、石墨烯是有著特殊結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的一維、二維納米材料，具有優(yōu)異的各向異性的電、力、熱學(xué)特性。它們構(gòu)成的3D碳納米結(jié)構(gòu)具有高度穩(wěn)定的電學(xué)、電化學(xué)、力學(xué)性質(zhì)和豐富的表面功能化途徑，在仿生智能材料領(lǐng)域表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)。然而通過(guò)氧化還原法規(guī)?；苽涞奶脊?、石墨烯電極材料，其導(dǎo)電特性仍難以和金屬電極比擬，這使得材料的電化學(xué)驅(qū)動(dòng)頻率響應(yīng)特性無(wú)法更進(jìn)一步提高。其主要原因在于，電極材料的導(dǎo)電性除了與碳納米材料自身的導(dǎo)電性有關(guān)外，更重要體現(xiàn)在復(fù)合材料中有效導(dǎo)電通道的構(gòu)建。
近期，中科院蘇州納米所陳韋研究員課題組設(shè)計(jì)制備了石墨烯包裹銀納米顆粒的電極，并成功獲得電化學(xué)穩(wěn)定的新型離子聚合物復(fù)合電驅(qū)動(dòng)器件。傳統(tǒng)銀材料盡管具有良好的導(dǎo)電性，也是自然界相對(duì)豐富的材料資源，但由于其電化學(xué)充放電過(guò)程中redox反應(yīng)，很難作為穩(wěn)定的電化學(xué)電極材料應(yīng)用。而石墨烯和碳納米管材料具有較為惰性的電化學(xué)性質(zhì)，在電化學(xué)充放電過(guò)程中具有高度的可逆特性。因此，為了既能利用銀的高電導(dǎo)，同時(shí)又避免發(fā)生電化學(xué)侵蝕，課題組設(shè)計(jì)制備了二維石墨烯包裹的Ag納米顆粒電極材料。研究結(jié)果如下圖顯示，納米銀復(fù)合電極在電化學(xué)充放電過(guò)程中由于石墨烯表面包覆，從而與電解質(zhì)之間隔絕形成穩(wěn)定的雙電層電容，有效地利用了銀的高度導(dǎo)電特性，實(shí)現(xiàn)了石墨烯包裹Ag納米顆?？筊edox電極的寬頻（0.01-10Hz）大位移穩(wěn)定電化學(xué)驅(qū)動(dòng)特性。相關(guān)成果已在Adv. Mater. ( DOI: 10.1002/adma.201203655)上在線發(fā)表。
該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部以及江蘇省自然科學(xué)基金委的大力支持。
電極制備示意圖、SEM圖、電化學(xué)、電機(jī)械表征及電化學(xué)過(guò)程示意圖
