Abstract Graphene is considered a promising active electrode material due to a large surface area, high electronic conductivity, and chemical and mechanical stabilities for supercapacitor (SC) applications. However, the current bottleneck is the fabrication of restacking-inhibited graphene on an electrode level which otherwise loses the capability to achieve the aforementioned properties. Herein, we demonstrate the synthesis of restacking-inhibited nitrogen (N)-incorporated mesoporous graphene for high energy SCs. The melamine-formaldehyde acts as a restacking inhibitor by forming a bonding with reduced graphene oxide (RGO) through a condensation reaction and as an N precursor to be decomposed to create open pores and N sources upon heat treatment. The d-spacing increases up to 0.352 nm and the surface area is as high as 698 m 2 g −1 with high mesoporosity, confirming restacking inhibition by N incorporation decomposed by melamine-formaldehyde. The restacking-inhibited RGO-based SC cells in organic electrolyte show the specific capacitance of 25.8 F g −1 , the energy density of 21.8 kW kg −1 and 85% of capacitance retention for 5000 cycles, which are better than those of pristine RGO-based cells. These improved SC performances are attributed to the fast ion transport through a mesoporous channel in crumpled structure and the doping effect of N incorporation. This work provides a simple yet effective chemical approach to fabricate restacking-inhibited RGO electrodes for improved SC performances.

中文翻译：

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用于高能超级电容器的重堆叠抑制掺氮介孔还原氧化石墨烯

摘要 石墨烯被认为是一种很有前途的活性电极材料，因为它具有大的表面积、高的电子电导率以及用于超级电容器 (SC) 应用的化学和机械稳定性。然而，目前的瓶颈是在电极水平上制造抑制重堆积的石墨烯，否则将失去实现上述特性的能力。在此，我们展示了合成抑制重堆积氮 (N) 的用于高能 SCs 的介孔石墨烯。三聚氰胺-甲醛通过缩合反应与还原的氧化石墨烯 (RGO) 形成键合，并作为 N 前体在热处理时分解以产生开孔和 N 源，从而起到重堆积抑制剂的作用。d 间距增加到 0。352 nm 和表面积高达 698 m 2 g -1 具有高介孔率，证实了三聚氰胺甲醛分解的 N 掺入抑制重堆积。在有机电解质中抑制重堆叠的基于 RGO 的 SC 电池显示出 25.8 F g -1 的比电容，21.8 kW kg -1 的能量密度和 85% 的电容保持率 5000 次循环，优于原始 RGO - 基于细胞。这些改进的 SC 性能归因于通过皱缩结构中的介孔通道的快速离子传输和 N 掺入的掺杂效应。这项工作提供了一种简单而有效的化学方法来制造抑制重堆叠的 RGO 电极，以提高 SC 性能。在有机电解质中抑制重堆叠的基于 RGO 的 SC 电池显示出 25.8 F g -1 的比电容，21.8 kW kg -1 的能量密度和 85% 的电容保持率 5000 次循环，优于原始 RGO - 基于细胞。这些改进的 SC 性能归因于通过皱缩结构中的介孔通道的快速离子传输和 N 掺入的掺杂效应。这项工作提供了一种简单而有效的化学方法来制造抑制重堆叠的 RGO 电极，以提高 SC 性能。在有机电解质中抑制重堆叠的基于 RGO 的 SC 电池显示出 25.8 F g -1 的比电容，21.8 kW kg -1 的能量密度和 85% 的电容保持率 5000 次循环，优于原始 RGO - 基于细胞。这些改进的 SC 性能归因于通过皱缩结构中的介孔通道的快速离子传输和 N 掺入的掺杂效应。这项工作提供了一种简单而有效的化学方法来制造抑制重堆叠的 RGO 电极，以提高 SC 性能。这些改进的 SC 性能归因于通过皱缩结构中的介孔通道的快速离子传输和 N 掺入的掺杂效应。这项工作提供了一种简单而有效的化学方法来制造抑制重堆叠的 RGO 电极，以提高 SC 性能。这些改进的 SC 性能归因于通过皱缩结构中的介孔通道的快速离子传输和 N 掺入的掺杂效应。这项工作提供了一种简单而有效的化学方法来制造抑制重堆叠的 RGO 电极，以提高 SC 性能。