聚苯胺复合石墨烯纳米卷的制备及其在超级电容器中的应用（英文）

石墨烯纳米卷是一种具有开放式螺旋状纳米卷结构的管状石墨烯。以石墨烯纳米卷为模板,利用原位聚合的方法,将聚苯胺生长在石墨烯纳米卷表面。通过对材料形貌进行表征,发现聚苯胺均匀地分布在石墨烯纳米卷表面。分别对3种不同单体浓度的聚苯胺复合石墨烯纳米卷进行电化学性能考察,结果发现石墨烯纳米卷和聚苯胺产生的协同效应使得复合卷在继承石墨烯纳米卷良好的倍率特性同时显著地提升了比电容,在1 A/g时比电容可达320 F/g,100A/g时仍可以保持92.1%的初始电容,为制备高比容、快速充放电的石墨烯纳米卷基超级电容器奠定了基础。

石墨烯纳米卷的各向异性光响应

单层石墨烯独特的能带结构赋予了其宽谱响应、高迁移率、超快响应等优异特性,这使得其在光电技术领域备受关注。然而,石墨烯具有高对称性,缺乏各向异性的光响应,这一点限制了其在偏振探测、量子通信、光学传感等领域的应用。本课题组利用石墨烯卷曲制备石墨烯纳米卷,破缺了石墨烯原有的高对称性,实现了各向异性的光响应。通过优化石墨烯纳米卷的制备和表征工艺,在拉曼与非线性过程中观察到了显著的各向异性光响应,说明石墨烯纳米卷形成过程破缺了石墨烯原有的晶格对称性。利用上述对称性破缺效应,制备了基于石墨烯纳米卷的各向异性光电器件,其光电流偏振比为0.33。此外,该器件还呈现出空间异质光电响应特性,结合拉曼光谱成像、近场显微成像技术推断该效应来源于缺陷、应力和掺杂分布等。本研究对于理解石墨烯纳米卷的各向异性光响应及其在光电器件中的潜在应用具有重要意义。