DOI:10.1021/acsami.9b22408
碳納米纖維織物（CNFs）作為高性能超級電容器電極，具有比表面積大、導電性好、機械強度高等優點。然而，由于強而連續的導電網絡和發達的多孔結構之間的權衡，這仍然是一個巨大的挑戰。本文中，研究者報告了一個簡單的策略，通過添加石墨烯量子點（GQDs）將這些性質整合到電紡碳納米纖維中。均勻嵌入的GQDs在構建完整的增強相和導電網絡中起著至關重要的雙功能作用。與純碳納米纖維相比，GQD增強的活性碳納米纖維的比表面積從140~2032 m2 g-1顯著增大，電導率和強度分別提高了5.5倍和2.5倍。本文深入研究了魯棒增強效應的機理。作為獨立超級電容器電極，該結構在1 A g-1時具有335 F g-1的高電容，在100 A g-1時具有77%的極高電容保持率，在500 A g-1時具有45%的極高電容保持率。重要的是，該對稱器件可以在2.2 s內充電到80%的電容，顯示出應用于大功率啟動電源的巨大潛力。
圖1.通過靜電紡絲、碳化和化學活化制備AGRCNF的示意圖。GQDs由于其強大的交聯效果和高結晶度，在構建整個增強相和導電網絡中起著至關重要的雙功能作用。
圖2.（a）制備的AGRCNF-3織物經多次抓握、折疊、扭曲和釋放后的照片。（b）AGRCNF-3織物（700μm，34 mg）可以拉起200 g的重量。
圖3.（a）N2吸附-解吸等溫線，（b）CNF、GRCNF和AGRCNF-3的孔徑分布。（c）比較文獻中AGRCNFs與石墨烯織物（GFs）、石墨烯/碳納米管復合織物（G/CNT）、活性炭纖維織物（ACFs）和ECNFs的比表面積。（d）所制備樣品的拉伸應力和電導率。（e）CNF、GRCNF和AGRCNF-3的XRD圖譜和（f）拉曼光譜。
圖4.CNF的（a1，b1）SEM圖像和（c1）HRTEM圖像。GRCNF的（a2，b2）SEM圖像和（c2）HRTEM圖像。AGRCNF-3的（a3，b3）SEM圖像和（c3）HRTEM圖像。
圖5.（a）電紡樣品E-PAN和E-G/PAN，（b）預氧化樣品PO-PAN和PO-G/PAN，以及（c）CNF和GRCNF的FT-IR圖。（d）XPS全掃描，（e）CNS和GRCNF的XPS C 1s光譜中碳成分的含量，以及（f）XPS O 1s光譜中氧成分的含量。（g）PAN鏈的預氧化過程。（h）GQDs和PAN鏈之間可能的反應機理。
圖6.（a）10 mV s-1時的CV曲線。（b）1 A g-1的恒電流充放電曲線。（c）倍率性能。（d）三電極系統中所有樣品的EIS圖。
圖7.兩電極系統中樣品的電化學性能：（a）在不同掃描速率下的CV曲線，（b）在不同電流密度下的恒電流充放電曲線，（c）IR下降，（d）速率性能，以及（e）AGRCNF-3//AGRCNF-3對稱超級電容器的Ragone圖。（f）CNF、GRCNF和AGRCNF-3設備的EIS圖和（g）Bode圖。（h）AGRCNF-3//AGRCNF-3超級電容器在50 A g-1下的循環性能。
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