洛林大学Jean-Jacques Gaumet课题组--电化学储能装置中石墨烯量子点的最新研究进展

作为石墨烯的纳米片段，平均尺寸在2至50 nm之间的石墨烯量子点（GQDs）,由于其出色的特性（例如高电导率、高表面积和在各种溶剂中的良好溶解性）而备受关注。GQDs结合了量子限制和边缘效应以及石墨烯的特性。因此，GQDs在各个领域（医学、能量转换和能量存储设备）提供了广泛的应用。这篇综述将基于在电池、超级电容器和微型超级电容器中引入GQDs作为电极材料或与活性材料混合作为辅助剂的最新研究。在选定的实例上讨论的表格总结了电化学性能。最后，回顾了电极材料随后的优化策略所面临的挑战和观点。预计此次审查将引起人们对功能GQDs材料的广泛兴趣，并促进高性能储能设备的进一步发展。

Figure 1. 电池的工作原理示意图：a）LIBs。b）SIBs。c）普通电池的参数值范围（能量密度与重量能量密度）。

Figure 2. a）多层NiO@Co₃O₄@GQDs微球的制备路线和结构示意图以及NiO@Co₃O₄和NiO@Co₃O₄@GQDs的循环能力。b）制备Co₃O₄@CuO@GQDs的示意图以及Co₃O₄@CuO和Co₃O₄@CuO@GQDs的循环性能。

Figure 3. a）B-GQDs、N-GQDs和GQDs的制备路线。b）i）GQDs，ii）B-GQDs和iii）N-GQDs的TEM图像。c）i）B-GQDs，ii）N-GQDs和iii）GQDs的恒电流充放电曲线。d）B-GQDs、N-GQDs和GQDs在200 mA g^-1时的循环稳定性。

Figure 4. a）N-GQDs的TEM图像，插图中有尺寸分布。b）具有FFT模式的NTO@N-GQD NFAs的HRTEM图像。c）在柔性碳纤维织物上制备的材料Na₂Ti₃O₇@N-GQD NFAs的示意图。d）Na₂Ti₃O₇@N-GQD NFAs的SEM图像。e）Na₂Ti₃O₇@N-GQDs/CTs-20和Na₂Ti₃O₇/CT电极的长期循环性能。f）在Na₂Ti₃O₇@N-GQDs/CTs-20的前五个循环中，电流密度为1 C时的恒电流充电/放电曲线。g）制作的完整电池的示意图。

Figure 5. a）超级电容器的示意图;b）Ragone图，显示各种能量存储设备的比功率与比能量。

相关研究成果于2021年由洛林大学Jean-Jacques Gaumet课题组，发表在Energy Environ. Mater.（DOI: 10.1002/eem2.12167）上。原文：Recent Advances on Graphene Quantum Dots for Electrochemical Energy Storage Devices。