Page 70 - 《精细化工》2022年第11期

·2220· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

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等 [50] 报道了一种高效化学浴沉积法，即在泡沫镍上 连续压缩 3.0×10 次后仍能保持 94%的比容量。然
制备 NCNTA，再在该阵列上沉积多孔 Zn、Ni 共取 而，CNTA 的疏水性极大地阻碍了其在储能装置中的
代的碳酸钴氢氧化物纳米片，获得高倍率和稳定性 应用。随后，YANG 等 [55] 利用丝素蛋白结合三维排列
优异的电极材料。HU 等 [51] 将石墨烯量子点（GQD） 的 CNTA 制备了一种 CNT 阵列 @ 丝素蛋白
沉积到垂直排列的 CNT 阵列（VACNTs）上，由 GQD/ （CNTA@SF）的复合材料（图 8），将其用作柔性固
CNT 混合阵列制备了超级电容器（图 7）。在沉积 态超级电容器的电极，具有良好的电化学性能。由于
GQD 之前，首先将 VACNTs 转化为水平排列的 CNT CNTA 的骨架效应，SF 的炭化可以在主链上生成吡啶
阵列（HACNTs），然后通过分离两个填充有固体电 氮和更有序的孔结构，SF 中丰富的氨基酸改善了复合
解质的 GQD/CNT 复合膜组装超级电容器。CNTA 提 材料 CNTA@C 的亲水性，与只用 CNTA 组成的超级
供了大的比表面积，促进了电子的快速传输，增强了 电容器相比，CNTA@SF 复合材料的机械强度和亲水
结构的稳定性，从而实现了电极卓越的倍率性能和 性大大提高。ZHU 等 [56] 将导电聚乙烯醇水凝胶嵌入
长期稳定性。MA 等 [52] 采用电沉积-CVD 组合方法， 对齐的 CNTA 中，制备出坚固耐用的柔性固态超级
在高孔隙率 Ni 基体上定制构建了 CNTA，所形成的 电容器（FSC）器件。与随机排列 CNT 组成的类似
三维 Ni/CNT 电极在电流密度为 2.5 A/g 时的比容量 装置相比，FSC 的总电化学电容和最大能量密度显著
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为 186 F/g，并且在 1.0×10 次循环后容量保持率为 增强，其具有 14 mW/cm 的大功率密度，所有器件
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99%，表现出高倍率性能、良好的循环稳定性以及 在 1.0×10 次充放电循环后，损耗<2%。这种易于组
优异的电容性能。 装的混合阵列还能用于制备可穿戴设备和可植入医

疗设备。

图 7 基于 GQD/CNT 复合薄膜的超级电容器的制备过程
示意图 [51]
Fig. 7 Schematic diagram of preparation process of
supercapacitor based on GQD/CNT composite
film [51]
图 8 CNTA@SF 和 CNTA@C 的制作示意图（a）；原始
由于智能电子和可穿戴设备的快速发展，柔性 CNTA、CNTA@SF 和 CNTA@C 的弯曲实验照片
储能技术的需求不断增长。将导电聚合物与柔性基 （b） [55]
板集成，构建具有高电导率和机械柔性的电极，对 Fig. 8 Schematic diagram of CNTA@SF and CNTA@C
柔性储能器件具有重要意义 [54-55] 。 高度对齐的 preparation (a); Images of pristine CNTA,
[55]
CNTA@SF and CNTA@C after bending (b)
CNTA 具有优异的力学性能，利用氮掺杂芯鞘 CNTA
作为弹性电极可制备出具有高电化学性能的可伸缩 2.3 在电化学催化中的应用
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超级电容器 [53] ，其拉伸 1.0×10 次后，比电容还能 目前，贵金属如 Pt 及其合金具有优异的催化活
保持在 96%。CNTA 因其大的比表面积，规则的孔 性，是最常见的电催化剂。然而，贵金属催化剂的稀
结构和高效的离子转移路径而被认为是超级电容器 有性和高成本限制了其大规模应用。因此，越来越多
设备的理想选择。模仿巨型乌贼喙的梯度结构， 的研究者致力于研究一些低价、有效的电催化剂 [57-58] ，
ZHAO 等 [54] 开发了一种新型的独立式可压缩 CNT 开发了具有多级微孔结构和丰富多活性中心的自支撑
阵列（CCNAs），其具有独特的交联结构。CCNAs CNTA，其在电催化中具有广阔的应用前景 [59] 。
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可以承受不同的压缩应变，表现出高达 1.0×10 次循 2.3.1 电解水
环的高可逆压缩性和高导电性。以 CCNAs 为基材构 开发廉价、高效的双功能水裂解催化剂对绿色、
建 了一种 新型 的全固 态压 缩感知 超级 电容 器 可持续发展能源具有重要意义。金属氧化物纳米粒
（CSS），其可以存储能量，并能承受和感知外部应 子具有丰富的氧空位缺陷、良好的催化氧化性能和
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变的变化，其比容量为 93.2 mF/cm ，在 60%应变下 巨大的储氧能力。CNTA 具有良好的动力学开放结