近日,我系高分子表界面实验室2018级化学工程硕士生潘炳弋戈在我系青年教师赵福刚博士的指导下,在国际权威期刊《Advanced Energy Materials》(期刊影响因子IF为24.884)上发表了题为“Graphene-Indanthrone Donor–π–Acceptor Heterojunctions for High-Performance Flexible Supercapacitors”的研究论文(Adv. Energy Mater. 2020, 2000181.),并成功入选当期Batteries and Supercapacitors和Carbon, Graphite and Graphene两个热点领域文章(Hot Topic Paper)。该篇论文是该同学在前期工作(Adv. Funct. Mater.和Adv. Mater. Interfaces)基础上取得的又一重要进展。该工作主要聚焦于石墨烯基柔性、可穿戴的能量储存器件这一科技前沿。作为一种最有代表性的二维材料,石墨烯广泛地应用于颇具实用前景的超级电容器中,但是目前石墨烯基超级电容器的能量密度通常还比较低。为此,该研究小组将石墨烯片层分子与廉价的工业染料阴丹酮分子通过两者之间的Donor–π–Acceptor相互作用构建了机械/电化学稳定的石墨烯-阴丹酮异质结体系(Graphene-Indanthrone heterojunctions)。从结构上看,阴丹酮是由两个蒽醌单元通过吡嗪环桥连起来的π–分子,因而它可以通过可逆的氧化还原反应贡献可观的赝电容。另一方面,石墨烯骨架不仅可以提供双电层电容,而且也有助于把阴丹酮氧化还原反应产生的电能快速地转移到集流体上。最终,在二者之间的协同作用下,石墨烯-阴丹酮异质结材料体系在柔性、可穿戴的超级电容器应用中表现出优异的储能性能。
该工作得到国家自然科学基金(No. 21504080)和浙江省自然科学基金(No. LQ15B040003)的大力资助。高分子表界面实验室王新平教授和中国科学院上海有机化学研究所李维实研究员在工作中提供了帮助和指导。