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Carbonized Cellulose Nanofibril/Graphene Oxide Composite Aerogels for High-Performance Supercapacitors
ACS Applied Energy Materials ( IF 5.4 ) Pub Date : 2019-12-31 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsaem.9b02195 Quanling Yang 1 , Junwei Yang 1 , Zhaodongfang Gao 1 , Bei Li 1, 2 , Chuanxi Xiong 1
ACS Applied Energy Materials ( IF 5.4 ) Pub Date : 2019-12-31 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsaem.9b02195 Quanling Yang 1 , Junwei Yang 1 , Zhaodongfang Gao 1 , Bei Li 1, 2 , Chuanxi Xiong 1
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The rapidly growing market of portable electronic devices has sparked ever-increased interests in the development of low-cost and sustainable supercapacitor materials with a long cycling life, high specific capacity, and operation security. In this work, we fabricated an eco-friendly and highly scalable supercapacitor electrode material by fabricating three-dimensional (3D) carbon-based aerogels using 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl radical (TEMPO)-oxidized cellulose nanofibril (TOCN) and graphene oxide (GO) as precursors via a facile ion-exchange method followed by freeze-drying. The obtained TOCN/GO aerogels were further carbonized in argon atmosphere to prepare the carbon nanofibril with improved conductivity and transform GO to reduced graphene oxide (RGO). The electrochemical performance of the carbonized TOCN/RGO (CTRGO) aerogels is presented, achieving a high specific capacitance of 398.47 F/g at the current density of 0.5 A/g. Moreover, the initial capacity still maintains 99.77% after 10000 charging/discharging cycles, revealing the outstanding cycling stability. Therefore, the as-prepared carbon nanofibril/reduced graphene oxide aerogel is a promising prospect for realizing large-scale applications.
中文翻译：
用于高性能超级电容器的碳化纤维素纳米原纤/氧化石墨复合气凝胶
便携式电子设备市场的快速增长引发了人们对低成本，可持续发展的超级电容器材料的日益增长的兴趣，这些材料具有较长的循环寿命，高比容量和操作安全性。在这项工作中，我们通过使用2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基（TEMPO）氧化的纤维素纳米原纤维制造三维（3D）碳基气凝胶，制造了一种环保且高度可扩展的超级电容器电极材料。 （TOCN）和氧化石墨烯（GO）作为前体，通过简便的离子交换方法进行冷冻干燥。将获得的TOCN / GO气凝胶在氩气中进一步碳化，以制备具有改善的电导率的碳纳米原纤维，并将GO转变为还原的氧化石墨烯（RGO）。展示了碳化的TOCN / RGO（CTRGO）气凝胶的电化学性能，在0.5 A / g的电流密度下实现了398.47 F / g的高比电容。此外，经过10000次充/放电循环后，初始容量仍保持99.77％，显示出出色的循环稳定性。因此，所制备的碳纳米原纤维/还原的氧化石墨烯气凝胶是实现大规模应用的有前途的前景。
更新日期：2019-12-31
中文翻译：
用于高性能超级电容器的碳化纤维素纳米原纤/氧化石墨复合气凝胶
便携式电子设备市场的快速增长引发了人们对低成本，可持续发展的超级电容器材料的日益增长的兴趣，这些材料具有较长的循环寿命，高比容量和操作安全性。在这项工作中，我们通过使用2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基（TEMPO）氧化的纤维素纳米原纤维制造三维（3D）碳基气凝胶，制造了一种环保且高度可扩展的超级电容器电极材料。 （TOCN）和氧化石墨烯（GO）作为前体，通过简便的离子交换方法进行冷冻干燥。将获得的TOCN / GO气凝胶在氩气中进一步碳化，以制备具有改善的电导率的碳纳米原纤维，并将GO转变为还原的氧化石墨烯（RGO）。展示了碳化的TOCN / RGO（CTRGO）气凝胶的电化学性能，在0.5 A / g的电流密度下实现了398.47 F / g的高比电容。此外，经过10000次充/放电循环后，初始容量仍保持99.77％，显示出出色的循环稳定性。因此，所制备的碳纳米原纤维/还原的氧化石墨烯气凝胶是实现大规模应用的有前途的前景。
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