碳纳米管纤维的受控电化学功能化：结构-化学关系及在无集流体全固态超级电容器中的应用
应用物理
2020-08-13 v1 材料科学
摘要
纳米碳的化学功能化是一种重要策略，通过产生具有额外法拉第贡献的表面官能团、增加其表面积及相应的电容贡献、以及改善与水系电解质和其他活性材料（如赝电容金属氧化物）的相容性，来制备具有更高能量/功率密度的电化学体系。本文提出一种电化学方法，可同时溶胀和功能化由碳纳米管宏观纤维织物构成的大尺寸电极，使材料变为亲水性，并在水系电解质中显著提高比电容和能量密度。通过拉曼光谱、透射电子显微镜、X 射线光电子能谱（XPS）和小角 X 射线散射（SAXS）对碳纳米管纤维（CNTF）的深入表征，我们确定了此类改进的多种来源，包括表面氧化、管状解链、解束和束间溶胀。通过分析极性和非极性液体在电极中的铺展动力学，确定了功能化 CNTF 亲水性的变化。针对不同处理条件提取的接触角以及极性和色散表面能分量，与 XPS 获得的偶极矩变化一致。最后，功能化 CNTF 电极被用于无集流体固态柔性超级电容器，其电化学性能相比原始疏水性电极得到增强。
引用
@article{arxiv.2008.05340,
title = {Controlled electrochemical functionalization of CNT fibers: structure-chemistry relations and application in current collector-free all-solid supercapacitors},
author = {Evgeny Senokosa and Moumita Ranaa and Cleis Santosa and Rebeca Marcilla and Juan J. Vilatela},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.05340},
year = {2020}
}
备注
23 pages, 9 figures