兰州大学：激光还原石墨烯，用于高性能柔性微超级电容器

利用直接写入技术激光还原氧化石墨烯（GO）具有高度灵活、无掩模和无化学物质的优点，有望开发小型化储能器件。然而，GO的激光还原通常伴随着爆燃（剧烈的脱氧反应），导致还原氧化石墨烯（rGO）薄膜变成脆性和不规则的内部结构，这对应用有害。本文，兰州大学Minghao Yu、潘孝军教授等在《Small》期刊发表名为“Realizing Highly-Ordered Laser-Reduced Graphene for High-Performance Flexible Microsupercapacitor”的论文，研究展示了一种预还原策略，以避免这种爆燃，并为柔性微型超级电容器（MSC）的应用实现均匀的激光还原GO（LrGO）矩阵。抗坏血酸预还原过程提前降低了GO上含氧官能团的含量，从而减轻了气体排放，避免了激光还原过程中的无约束膨胀。

此外，可以构建具有预还原GO（PGO）纳米片的自组装骨架，这是一种更合适的激光还原正手框架，以建立具有均匀孔隙率的可控rGO薄膜。用激光还原PGO组装的准固态MSC表现出88.32 mF cm-2的最大面电容，良好的循环性能（2000次循环后电容保持率为82%）和出色的柔韧性（弯曲5000次后电容没有下降）。这一发现为提高LrGO的质量提供了机会，LrGO在微功率器件及其他领域很有希望。

图文导读

图1、a）显示MSC的基于LrPGO的电极的制备流程图。b）作为制造的基于LrPGO的叉指电极的数字照片。

图2、a）部分激光还原的PGO薄膜的横截面SEM图像。b） PGO，c） PGO 和 LrPGO 之间的边界，d-e） LrGO与PGO水凝胶的光学图像和示意图（插图）。f，g）冷冻干燥后 PGO 气凝胶的横截面 SEM 图像。

图3、a） XRD、b） Raman 和 c） GO、PGO、LrGO 和 LrPGO 的 C 1s XPS 光谱。

图4、a）基于LrGO和LrPGO的MSC在0.5 mA cm−2下的GCD曲线。b）具有不同加载质量的基于LrPGO的MSC在20 mV s−1下的CV曲线和c）在0.5 mA cm−2下的GCD曲线。d）基于LrGO和基于LrRGO的MSC的速率性能和e）在0.01至1000 000 Hz频率范围内的奈奎斯特图。f）基于LrPGO-30的MSC在5至200 mV s−1的不同扫描速率下的CV曲线。g）基于LrPGO-30的MSC的循环性能。h）区域电容和i）基于LrPGO-30的MSC和最近报道的基于石墨烯的超级电容器的拉贡图。