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　　分級多孔碳材料由于其獨特的孔結(jié)構(gòu)，在超級電容器電極材料的研究中備受關注。近日，我院材料科學與工程系朱彥武教授課題組開發(fā)設計了一種三維分級多孔碳材料，作為超級電容器電極時，質(zhì)量能量密度和體積能量密度分別可達89 Wh kg^-1和64 Wh L^-1，同時也保持了超級電容器固有的高功率輸出和極快的充電速度，展示出優(yōu)異的電化學儲能行為。相關研究成果以“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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　　朱彥武教授團隊前期通過氫氧化鉀活化微波剝離的氧化石墨烯，制備出優(yōu)異的超級電容器碳電極材料，但密度相對較低?；谇捌诠ぷ?，該團隊利用聚氨酯海綿作為模板，同時吸附氧化石墨烯以及氫氧化鉀作為活化前驅(qū)體。由于石墨烯片層無法進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；在對前驅(qū)體進行高溫處理時實現(xiàn)了“自內(nèi)而外”的活化過程，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（見上圖）。由于此三維結(jié)構(gòu)可提供優(yōu)異的離子輸運能力，骨架表面的石墨烯片層可提供良好的電子電導，而充沛的微孔又可以實現(xiàn)離子的高性能存儲，該材料展現(xiàn)出了優(yōu)異的雙電層吸附行為（有機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，還得到了實用化的電極密度（0.72 g/cm³），為超級電容器材料的設計和應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。該工作得到了國家人才計劃、自然科學基金委和能源材料化學協(xié)同創(chuàng)新中心等經(jīng)費來源的大力支持。

　　相關文章鏈接：http://dx.doi.org/10.1002/adma.201600586。

（化學與材料科學學院、2011能源材料化學協(xié)同創(chuàng)新中心）