【成员风采】中科院苏州纳米所在石墨烯气凝胶领域取得重要进展

    针对石墨烯气凝胶目前存在的问题，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所张学同研究员领导的气凝胶团队通过“局部氧化刻蚀”在氧化石墨烯片层上进行造孔，获得孔洞氧化石墨烯，随后将孔洞氧化石墨烯与还原剂分散液高度浓缩，实现其液晶化，进一步经原位溶胶凝胶及超临界干燥获得各向异性“孔洞石墨烯”气凝胶，如图1所示。所得各向异性“孔洞石墨烯”气凝胶由孔洞石墨烯片层经有序排列而成，表现出规整的三维多孔网络（规整的孔道/孔壁及孔壁上的大量微孔）、低密度（42-55 mg cm-3）、高导电性（~165 S m-1）、高比表面积（537~837 m2 g-1）等诸多优点。最后将该气凝胶作为电极材料，辅以共晶混合物“水-甲酰胺”作为低温电解液，构建出可在温度低至零下40 °C的环境中正常工作的柱状低温热电化学池，表现出低离子传输阻力（15.7 Ω）及高输出功率（3.6 W m-2）。当15个热电化学池进行串联组装成器件时，可实现~2.1 V电压的稳定输出，在低温能源器件应用中表现出重要应用前景。 

图 1 各向异性“孔洞石墨烯”气凝胶基本表征：氧化石墨烯片层的透射电镜照片（a1）及氧化石墨烯液晶的偏光显微镜照片（b1），孔洞氧化石墨烯片层的透射电镜照片（a2）及氧化石墨烯液晶的偏光显微镜照片（b2），氧化石墨烯及孔洞氧化石墨烯片层的拉曼光谱（c），各向异性“孔洞石墨烯”气凝胶的光学照片（d）、扫描电镜照片（e，f）、力学（g）、电学（h）及比表面积数据（i）。