利用直接寫入技術激光還原氧化石墨烯（GO）具有高度靈活、無掩模和無化學物質的優點，有望開發小型化儲能器件。然而，GO的激光還原通常伴隨著爆燃（劇烈的脫氧反應），導致還原氧化石墨烯（rGO）薄膜變成脆性和不規則的內部結構，這對應用有害。本文，蘭州大學Minghao Yu、潘孝軍教授等在《Small》期刊發表名為“Realizing Highly-Ordered Laser-Reduced Graphene for High-Performance Flexible Microsupercapacitor”的論文，研究展示了一種預還原策略，以避免這種爆燃，并為柔性微型超級電容器（MSC）的應用實現均勻的激光還原GO（LrGO）矩陣。抗壞血酸預還原過程提前降低了GO上含氧官能團的含量，從而減輕了氣體排放，避免了激光還原過程中的無約束膨脹。
此外，可以構建具有預還原GO（PGO）納米片的自組裝骨架，這是一種更合適的激光還原正手框架，以建立具有均勻孔隙率的可控rGO薄膜。用激光還原PGO組裝的準固態MSC表現出88.32 mF cm-2的最大面電容，良好的循環性能（2000次循環后電容保持率為82%）和出色的柔韌性（彎曲5000次后電容沒有下降）。這一發現為提高LrGO的質量提供了機會，LrGO在微功率器件及其他領域很有希望。
圖文導讀
圖1、a）顯示MSC的基于LrPGO的電極的制備流程圖。b）作為制造的基于LrPGO的叉指電極的數字照片。
圖2、a）部分激光還原的PGO薄膜的橫截面SEM圖像。b） PGO，c） PGO 和 LrPGO 之間的邊界，d-e） LrGO與PGO水凝膠的光學圖像和示意圖（插圖）。f，g） 冷凍干燥后 PGO 氣凝膠的橫截面 SEM 圖像。
圖3、a） XRD、b） Raman 和 c） GO、PGO、LrGO 和 LrPGO 的 C 1s XPS 光譜。
圖4、a） 基于LrGO和LrPGO的MSC在0.5 mA cm?2下的GCD曲線。b） 具有不同加載質量的基于LrPGO的MSC在20 mV s?1下的CV曲線和c）在0.5 mA cm?2下的GCD曲線。d）基于LrGO和基于LrRGO的MSC的速率性能和e）在0.01至1000 000 Hz頻率范圍內的奈奎斯特圖。f） 基于LrPGO-30的MSC在5至200 mV s?1的不同掃描速率下的CV曲線。g） 基于LrPGO-30的MSC的循環性能。h） 區域電容和i）基于LrPGO-30的MSC和最近報道的基于石墨烯的超級電容器的拉貢圖。
圖5、a） 基于LrPGO-30的MSC在不同彎曲狀態下在100 mV s?1下的CV曲線。b） 基于LrPGO-30的MSC在5000次彎曲試驗期間的電容保持率。基于LrPGO-30的MSC在彎曲c）0、d）2500和e）5000次之后的CV曲線。
小結
綜上所述，本文提出了一種簡單的預還原GO策略，以穩定地構建均勻的LrGO膜。這種策略不僅可以緩解激光還原和無約束膨脹過程中氣體排放引起的爆燃問題，還可以使rGO薄膜形成相對均勻、規則的微觀結構。這項工作為實現均勻多孔的LrGO基質提供了新的見解，該基質在微功率器件及其他領域具有潛在的應用。
文獻：
https://doi.org/10.1002/smll.202301546
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