Ученые из Томского политехнического университета и Университета Лилля (Франция) создали новый материал на основе восстановленного оксида графена для суперконденсаторов — устройств для накопления энергии. Метод модификации восстановленного оксида графена с использованием органических молекул — производных гипервалентного йода — дал возможность получить материал, который накапливает в 1,7 раза больше энергии. Ход исследования описан в издании Electrochimica Acta.
Павел Постников, руководитель проекта заявил, что суперконденсаторы пока не так широко распространены. Для популяризации технологии нужно повысить их эффективность. Одной из главных задач является повышение энергоемкости. Это получится сделать, увеличив площадь поверхность материала-накопителя, в данном случае rGO. Ученые обнаружили простой и быстрый способ. Эксперты работали только с органическими молекулами в мягких условиях, не применяли дорогие или токсичные металлы.
Суперконденсаторы — электрохимические устройства для накопления и отдачи электрического заряда. Они в разы быстрее аккумуляторов и не содержат в составе литий. Суперконденсатор представляет собой элемент с двумя электродами, между которыми находится электролит. На электроды наносится материал, который накапливает заряд. На сегодняшний день, как правило, применяются материалы на основе графена. Ученые Томского политеха и Университета Лилля работали с дешевым и доступным материалом — восстановленным оксидом графена (rGO), который наносится на электроды в виде порошка, из-за чего образовывались сотни наноразмерных слоев вещества.
Слои стремились соединиться, поэтому необходимо было увеличить расстояние между ними. Для этого специалисты модифицировали rGO органическими молекулами. Небольшие различия в расстоянии между слоями предоставили возможность увеличить энергоемкость материала в 1,7 раза. Реакция протекала через образование активных аринов из иодониевых солей. Эти соединения интересны из-за своей особенности создавать только один слой новых органических групп на поверхности материалов. Реакция модификации протекает в мягких условиях при простом смешивании раствора иодониевой соли с rGO. В сравнении с другими способами функционализации оксида графена, это одни из самых высоких показателей по повышению энергоемкости материала.
