超級電容器是近年來倍受關(guān)注的新型儲能器件之一，具有充放電時間短、功率密度高、循環(huán)壽命長及性能安全等優(yōu)點。其中，電極材料的結(jié)構(gòu)是決定超級電容器性能的關(guān)鍵。石墨烯納米篩是一類新型超級電容器電極材料，二維面內(nèi)具有較高的孔密度以及豐富的含氧官能團。利用納米壓印技術(shù)雖可制備石墨烯納米篩，但工藝繁瑣、產(chǎn)率較低；近年來發(fā)展的局部化學(xué)氧化技術(shù)可得到批量的石墨烯納米篩，但難以控制二維面內(nèi)的孔密度，且前驅(qū)體化學(xué)還原石墨烯缺陷多、易于團聚，導(dǎo)致電極材料表面積利用率低、離子擴散阻力大等問題；一定程度上制約了石墨烯納米篩在超級電容器領(lǐng)域的應(yīng)用。

　　最近陜西師范大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院雷志斌教授課題組與大連理工大學(xué)邱介山教授課題組合作，建立了一種模板輔助化學(xué)氣相沉積制備二維超薄碳納米篩的新方法。該方法利用二茂鐵易于升華和易于熱解的特性，以具有六方結(jié)構(gòu)的MgAl-LDO為模板，在其表面同時沉積超薄碳層和~2 nm的超細(xì)Fe粒子，F(xiàn)e粒子迅速轉(zhuǎn)化為Fe2O3，并在隨后的800 oC熱解過程中，開始腐蝕周圍的碳層，形成具有中空結(jié)構(gòu)的“餅狀”超薄碳納米篩。納米篩富含由微孔、1-6 nm及10-50 nm的中孔構(gòu)成的多級孔道，通過改變沉積時間及熱解條件，可對孔的密度、幾何形狀進行有效調(diào)控。研究表明，二維面內(nèi)納米孔有助于促進納米孔邊緣含氧官能團參與贗電容反應(yīng)，且有利于電解質(zhì)在垂直于二維平面內(nèi)的傳輸，顯著提高了電極材料的電容性能。

　　上述研究結(jié)果發(fā)表在近期出版的《Adv. Funct. Mater.》上(DOI: 10.1002/adfm.201502025)，并被選為當(dāng)期刊物的前內(nèi)封面。

　　該研究得到了國家自然科學(xué)基金，陜西師范大學(xué)應(yīng)用表面與膠體化學(xué)創(chuàng)新引智基地以及陜西省科技創(chuàng)新團隊的支持。