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柏林科技大学Arne Thomas研究组(第一作者Changxia Li)--超轻共价有机骨架/石墨烯气凝胶具有分级多孔性
        由共价有机框架(COF)制造宏观物体具有挑战性,但对于充分利用其化学功能性和孔性具有重要意义。在此,通过水热方法合成了COF/还原氧化石墨烯(rGO)气凝胶。COF沿着2D石墨烯片表面原位生长,以3D方式堆叠,经冷冻干燥后,形成了具有分级多孔结构的超轻气凝胶,经数次压缩和膨胀,其结构没有任何破坏。所构建的COF/rGO气凝胶显示出出色的吸附能力(吸收量> 200有机溶剂/克气凝胶),可用于去除水中各种有机液体。此外,作为超级电容器装置的活性材料,该气凝胶在0.5 A g-1电流密度下,可提供高的电容量(269 F g-1), 循环稳定性达5000次以上。
  
Figure 1. 合成COF/rGO气凝胶的原理示意图。a)制备COF/rGO气凝胶的过程。b)TpDq-COF的空间填充模型。c)纯COF和COF/rGO的PXRD图谱,和模拟XRD图。d) rGO,COF/rGO和COF的N2吸附-解吸等温曲线。e)通过 NLDFT方法获得rGO,COF/rGO和COF的孔径分布。
  
 
Figure 2. COF/rGO气凝胶的结构表征。a)放置在一片叶子上的超轻COF/rGO气凝胶光学照片。b,c)COF/rGO的SEM图像和d)TEM图像。e,f)COF/rGO的AFM图像和相应的高度情况。g)COF/rGO气凝胶在不同最大应变时的应力-应变曲线。h)普通轻质材料的密度和合成温度比较。
 
 
Figure 3. COF/rGO气凝胶的吸附性能。从水中吸附染色的硅油a)和氯仿b)。c)吸附效率和d)循环稳定性。基于三个独立测量,误差线显示了标准偏差。二甲基亚砜,二甲基甲酰胺,二甲基乙酰胺和四氢呋喃分别缩写为DMSO,DMF,DMA和THF。
 
  
Figure 4. 对称超级电容器设备中COF/rGO电极的性能。a)rGO,COF/rGO和COF在50 mV s-1时的CV曲线。b)COF/rGO在不同电流密度下的恒电流充放电曲线。c)计算出的比电容和电容量。d)通过比较先前报道的COF基电容器,所制备的 COF/rGO显示出高的电容器性能。e)循环稳定性评估。f)rGO和COF/rGO电容器的阻抗谱。
 
     相关研究成果于2020年由柏林科技大学Arne Thomas研究组(第一作者Changxia Li),发表在Nat. Commun.期刊上。原文:Ultralight covalent organic framework/graphene aerogels with hierarchical porosity。

转自《石墨烯杂志》公众号:
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