Small Methods:面向能源领域的石墨烯可控生长和结构调控

石墨烯作为一种独特的二维平面碳材料,在能源领域具有广阔的应用前景。自2004年问世以来,关于如何制备高质量、多功能石墨烯的研究层出不穷。由于采用不同的方法制备的石墨烯在晶格结构的完整性、空间立体结构的排布以及堆叠层数等方面有所不同,其理化性质也有所差异,导致石墨烯在提高能源器件的性能方面存在程度上的区别。因此,分析并归纳总结石墨烯的制备方法对其在能源器件中的影响具有重要指导价值和现实意义。

近日,中国科学院化学研究所于贵研究员课题组在Small Methods上发表了题为“Recent Advances in Growth and Modification of Graphene‐Based Energy Materials: From Chemical Vapor Deposition to Reduction of Graphene Oxide”的综述文章,系统分析了近年来化学气相沉积法和氧化还原法制备的石墨烯运用在不同能源器件中(太阳能电池、锂离子电池、超级电容器以及电催化水分解)的性能差异。该文章首先概述了化学气相沉积和氧化还原法所制备的石墨烯的差别;同时解释了采用这两种方法作为案列的原因。以量化的方式对比说明这两种方法制备的石墨烯在能源器件中引起的性能差异,并且介绍了一些高效的石墨烯修饰(堆叠、掺杂、复合和3D结构)技术以抵消相应制备方法所引入的缺陷。对这两种方法制备的石墨烯的相似之处做了简单介绍,指出其在柔性供能器件领域的突破。最后,对石墨烯在能源领域的应用做了总结和展望,提出现阶段制备的石墨烯在能源领域应用的问题,并尝试给出可能的解决方法。基于该综述的归纳和阐述,作者希望能为从事石墨烯合成、电池、电催化等相关领域的工作者提供有价值的指导,从而进一步促进石墨烯基能源材料的合理制备和高效广泛应用。