隨著便攜式設(shè)備的發(fā)展，對新型能源的需求也在增長?？茖W(xué)家們一直在尋找一種有效的方法來改善電化學(xué)能源的性能。作為電流的化學(xué)源，超級電容器的特征在于與電池相比高的充電和放電速率以及每單位質(zhì)量或體積的更高的能量存儲容量。

通常使用多孔材料，例如碳或多孔金屬，用于超級電容器，但是金屬使得源更重。有幾種方法可以增加電化學(xué)能源的容量，同時(shí)保持其重量不變，例如，通過使用其他較輕的元素或?qū)⒘硪环N元素的原子結(jié)合到晶格中(摻雜)。第二種方法被認(rèn)為提供了更好的前景。 ，因?yàn)樗试S在碳結(jié)構(gòu)合成階段容易地原子結(jié)合。

氮是考慮用于摻雜的元素之一。氮參與氧化還原反應(yīng)，這導(dǎo)致容量的額外增加。雖然科學(xué)家們早就意識到摻雜方法，但氮對電化學(xué)特性的影響仍然知之甚少。

由Skoltech高級研究員Stanislav Evlashin博士領(lǐng)導(dǎo)的一組科學(xué)家展示了一種提高超級電容器電化學(xué)性能的簡單方法。他們的方法可以更好地了解氮摻入過程。研究人員使用由垂直取向的石墨烯片制成的碳納米壁進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，其中他們使用等離子體的碳結(jié)構(gòu)處理將一些碳置換為氮。該研究的成果是創(chuàng)造新能源的重要一步。

“在這項(xiàng)研究中，我們使用等離子體后處理方法來提高電極的容量，”Evlashin博士解釋說。

“我們使用具有高比表面積的碳結(jié)構(gòu)作為在氮等離子體中摻雜的材料，并用氮原子取代了一部分碳原子，以提高能源的電化學(xué)能力。這種方法可用于修改任何碳結(jié)構(gòu)采用各種方法對樣品進(jìn)行了測試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示電化學(xué)容量增加了6倍，循環(huán)穩(wěn)定性也很好。我們還對氮摻入過程進(jìn)行了DFT模擬，對復(fù)雜的摻入機(jī)理有所了解。