本文要点：

石墨烯-杂化物作为能源设备（锂离子电池，生物燃料电池和超级电容器）中的功能电极的性能

成果简介

石墨烯功能化需要有效和选择性的方法，因为它们可以调节石墨烯的表面和电子性质。至今，石墨烯已通过离子键，π-π相互作用和共价键功能化。基于这些方法的石墨烯衍生物已用于各种应用中，但是仍需要一种新的能改善石墨烯性能的功能化策略。本文，研究人员使用卤代石墨烯进行石墨烯官能化的新概念，其中溴化石墨烯被异原子分子成功功能化，例如吡啶或铵离子键。在保留分子的同时用硫酸处理，反溴离子会被其他阴离子取代(例如硫酸根)，这表明了溴离子键的持久性能。为了强调这种石墨烯功能化策略的优势，在通过离子键将氧化还原活性部分引入石墨烯后，评估了与能量有关的应用（如生物燃料电池，超级电容器和锂离子电池）的性能。这种新的石墨烯功能化概念将为设计具有目标功能的定制材料提供一种新方法。

图文导读

表1.石墨烯的比较和功能化方法

方案1.石墨烯杂化物的制备

图1.（a）（i）Py-G，（ii）Et3N-G，（iii）iPr2NH-G，（vi）IQD-的N1sXPS原始数据（虚线）和反卷积（连续线）G和（v）IQD-G，无需酸洗。（b）（i）Br-G，（ii）Py-G，（iii）iPr2NH-G，（vi）Et3N-G和（v）IQD-G的FTIR光谱。

图2、（a）在不同电流密度下IQD-G的恒电流充放电曲线。（b）在20Ag–1的电流密度下的循环稳定性测试。

图4.（a）在不同电流密度下IQD-G的恒电流充放电曲线。（b）在1Ag–1的电流密度下的循环稳定性测试。

小结

本文通过简单地将溴化石墨烯与含氮分子混合制备具有强大离子键功能性的石墨烯。评价了被氧化还原活性分子官能化的石墨烯作为生物燃料电池，超级电容器和锂离子电池应用中的电极，具有出色的电化学性能。通过连接取代基或连接基以提高稳定性和电子转移效率，可以优化氧化还原活性分子的结构，从而提高生物燃料电池的性能。尽管需要进一步改进，但通过离子键结合的功能化石墨烯将提供未来实际应用所需的持久性能。

文献