隨著便攜式設(shè)備的發(fā)展，對(duì)新型能源的需求也在增長(zhǎng)。科學(xué)家們一直在尋找一種有效的方法來(lái)改善電化學(xué)能源的性能。作為電流的化學(xué)源，超級(jí)電容器的特征在于與電池相比高的充電和放電速率以及每單位質(zhì)量或體積的更高的能量存儲(chǔ)容量。

通常使用多孔材料，例如碳或多孔金屬，用于超級(jí)電容器，但是金屬使得源更重。有幾種方法可以增加電化學(xué)能源的容量，同時(shí)保持其重量不變，例如，通過(guò)使用其他較輕的元素或?qū)⒘硪环N元素的原子結(jié)合到晶格中(摻雜)。第二種方法被認(rèn)為提供了更好的前景。 ，因?yàn)樗试S在碳結(jié)構(gòu)合成階段容易地原子結(jié)合。

氮是考慮用于摻雜的元素之一。氮參與氧化還原反應(yīng)，這導(dǎo)致容量的額外增加。雖然科學(xué)家們?cè)缇鸵庾R(shí)到摻雜方法，但氮對(duì)電化學(xué)特性的影響仍然知之甚少。

由Skoltech高級(jí)研究員Stanislav Evlashin博士領(lǐng)導(dǎo)的一組科學(xué)家展示了一種提高超級(jí)電容器電化學(xué)性能的簡(jiǎn)單方法。他們的方法可以更好地了解氮摻入過(guò)程。研究人員使用由垂直取向的石墨烯片制成的碳納米壁進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，其中他們使用等離子體的碳結(jié)構(gòu)處理將一些碳置換為氮。該研究的成果是創(chuàng)造新能源的重要一步。

“在這項(xiàng)研究中，我們使用等離子體后處理方法來(lái)提高電極的容量，”Evlashin博士解釋說(shuō)。

“我們使用具有高比表面積的碳結(jié)構(gòu)作為在氮等離子體中摻雜的材料，并用氮原子取代了一部分碳原子，以提高能源的電化學(xué)能力。這種方法可用于修改任何碳結(jié)構(gòu)采用各種方法對(duì)樣品進(jìn)行了測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示電化學(xué)容量增加了6倍，循環(huán)穩(wěn)定性也很好。我們還對(duì)氮摻入過(guò)程進(jìn)行了DFT模擬，對(duì)復(fù)雜的摻入機(jī)理有所了解。