无基底糖发泡法用三维石墨烯制备大功率密度超级电容器(材料外文翻译)

1、无基底糖发泡法用三维石墨烯制备大功率密度超级电容器Xuebin Wang1,2, Yuanjian Zhang3, Chunyi Zhi4, Xi Wang1, Daiming Tang1, Yibin Xu5, Qunhong Weng1,6, Xiangfen Jiang1,2, Masanori Mitome1, Dmitri Golberg1,6 & Yoshio Bando1,21世界国际材料纳米结构材料国际中心（WPI-MANA），国家材料科学研究所（NIMS），筑波3050044，日本。2早稻田大学科学与工程学院纳米科学与纳米工程系，东京1698555，日本。 3东南大学

2、化学化工学院，南京211189，中国。4香港城市大学物理与材料科学系，香港999077。5环境与能源材料部，NIMS，筑波3050047，日本。6纳米管集团，NIMS，筑波3050044，日本。摘要：在宏观世界中的三维石墨烯结构在原则上可以保持单个石墨烯片的全部优越的纳米级性质。然而，目前的3D石墨烯产品具有较差的导电性，低表面积和机械强度/弹性不足，而且自组装互连的和可再生的3D石墨烯仍然不可用。这里，我们报道一种基于聚合物前驱物的糖发泡法合成3D网络结构的泡沫石墨烯。气泡网络由单层或几层石墨膜组成，其紧密胶合，通过微米级石墨框架进行刚性固定和空间搭建。这样的拓扑结构提供了紧密的结构互连，电

3、子/声子传输的高速通道，大的可及表面积以及强大的机械性能。因此，石墨烯网络克服了目前现有3D石墨烯产品的缺点，并且为多种实际应用（例如，高功率高能量电化学电容器）开拓更广的视野，如本文所强调的。正文石墨烯作为二维（2D）晶体的突出代表，具有独特的物理和人们所需的功能。除了以“2D晶体”特性为特征的电学和光学应用之外，石墨烯还可以被广泛地用作吸附剂，支撑物或以“新碳”地位为特征的电极，并且可以用作以“纳米”特性为特征的多组分复合材料。但是，作为构建模块的独立石墨烯片层之间的弱的片层连接打破了电子/声子传输的连续路径，并严重抑制单个石墨烯片的固有高导电性和机械强度。在标准石墨烯产品中，由范德华力引

4、起的附着，所导致的不可避免的重新堆叠和聚集减少了可及表面积。因此，新的三维（3D）石墨烯在大规模的应用中要求实现完美的、高性能的片材间的连接和实体支撑性能。最近学者们对3D石墨烯进行了大力的研究。如柱状石墨烯，用于功能金属、氧化物、聚合物或碳纳米管（CNT）连接器上的物理/化学组件的石墨烯杂化物，使用自组装合成的大孔石墨烯以及源自直接模板化学气相沉积（CVD）的石墨烯网络都已经被提出并研究。然而，石墨烯杂化物和大孔石墨烯都仍然受异质片间连接和高结电阻的影响。CVD生长的石墨烯网络具有良好的互连性，但由于原始石墨烯框架的柔软性不足以提供机械支持。此外，CVD方法中的模板使用限制了大规模生产并且导

5、致高的产品成本（商业价格：50美金/立方厘米）。目前这些可用的石墨烯产品仍远远不能满足那些可行并有前景的应用。这里，由一个古老的食品艺术“糖发泡”为灵感，我们发展了一个以3D自支撑生长石墨烯产品的糖发泡技术，我们命名为支撑型石墨烯（SG）。SG由连续的石墨膜组成，其通过微米级宽度的石墨架构的网络结构进行均匀连接和空间搭建。因此，在该SG中同时实现了高导电性，表面积，机械强度和弹性。这种简单低成本高通量生产的糖发泡技术进一步使其马上投入实际应用成为可能。SG的质量完全满足上述大规模应用需求，例如超级电容器。另外，由于具有结构互连性，分级多孔通道，大的可及表面积和高的机械、化学稳定性，我们认为以S

6、G为基的超级电容器具有高能量密度。结果SG的表征和性能。所获得的SG产物显示出由大的多面体气泡包覆的泡沫状结构（图1a）。 气泡的平均直径为186m（插图S1）。框架的定义是三/四个气泡合并的边界。 具有平均宽度为3.5m的石墨框架构成气泡的骨架和石墨膜作为面紧密地固定在它们上。如图1b所示，石墨小面在SG一侧，主要是扭曲的五边形，有时为四边形，六边形或七边形。这种拓扑在理论上近似于每面具有5.1个边的稳定状态多边形单元。SG的互连支柱与膜结合以形成独特的结构（图1c，d）。支柱用作连接器以传导电子/声子，作为阻止石墨膜分解的固定器和防止单个石墨膜聚集或重新堆叠的支撑物。由于这种特殊的结构配置

7、，因此，SG全面具有1Sm-1的高导电性。该配置也有利于在气泡通道内提供平稳的异物传递，并保持石墨烯固有的大表面积。尽管该产品具有与碳气凝胶相当的3.0mg·cm-3的超低密度，该集成架构进一步决定了SG力学稳定性。如图1e所示，在压缩试验下超轻SG表现出高弹性。这种行为类似于基于石墨烯的蜂窝状块体，软木和其他弹性体泡沫。 SG甚至可以在压缩到80情况下恢复原来状态（插图S2）。 高度可逆而不破坏的弹性表明了这种自支撑结构有坚固性和结构完整性。在强压缩至80后仍维持0.6Sm-1的显著导电率进一步证实了说法。坚固的结构有利于高抗性/耐久性，进一步的机械加工中具有可靠的大表面积，实际应

8、用不需要额外的保护。SG是高度石墨化产品。在X射线衍射（XRD）图（图1f）中它显示出高结晶度，具有位于26.0°的（002）强峰。该峰的宽度表明石墨晶体沿着002方向的尺寸减小，根据谢勒公式估计为2.7nm。图1 | SG的3D气泡状网络。（a）扫描电子显微镜（SEM）图像和以4·min-1的加热速率获得的70mg SG片的光学照片。插图是对应于由八个五边形和两个四边形面对的两个连接的十面体十二面体的红色标记的区域的重构拓扑，以及八个五边形，三个四边形和一个七边形。（b）SG产品背面的fl的SEM图像，具有通过人造被子颜色识别的连接的细胞的规则排列。（c，d）SG网络的2

9、D和3D光学照片。（e）SG样本的原始，压缩和恢复状态的照片。（f）SG的XRD资料。 刻度棒，200m（a-d中）和1cm（e中）。SG具有不同尺度的分层多孔结构，即气泡，波纹和凹面。气泡被接合到石墨支柱上的石墨膜限制。大的石墨膜不平，充满了平均尺寸为12nm的沙丘状波纹（图2a，b）。目前，糖发泡中形成的聚合物前体的自发和应力诱导的热力学松弛可以解释这些波纹，其与由固有的全部或部分杂质引起的热力学波动的1nm振幅的单层石墨烯的凸起一样引人注目。波纹有助于抵抗重叠石墨烯的重新堆叠，以保持石墨烯产品的大表面积。此外，一些平均尺寸为4nm的凹陷附着在被（002）石墨基面包围的石墨表面上（插图S3

10、）。这种表面缺陷可能是由在高温退火下表面C-O基团或无定形碳上的残余O2的氧化而导致的。它们带入大量的边界，即石墨基层的横截面，有利于特定的吸附并获得高表面积。各种多孔结构通过N2吸附/解吸试验进行进一步表征（图2c）。SG的性能接近于具有四个陡峭冷凝的IV型吸附等温线。根据Barret-Joyner-Halenda理论，对应于前三个宽度为4nm，7nm和30nm的“孔隙”（图2d）。位于冷凝点1和2的“孔”尺寸分别与上述凹面和波纹一致。在0.95P / P0左右的陡峭的冷凝点3是由SG的气泡腔内部的一些高曲率区域产生。对于由过度研磨而破坏气泡结构，这种冷凝明显地从研磨的SG（M-SG）上消失

11、。这三种结构主要与石墨膜相关，归因于高阶特异性形态，其可以被认为是“介孔”。冷凝点4涉及了在SG的大孔气泡腔或在M-SG的二次堆积缝隙处的不饱和吸附。孔分布与基于淬火的固体密度函数理论是类似的，除了比Barret-Joyner-Halenda结果略逊色外。不同尺度上的“孔”是嵌套的，并且可能导致液体N2的暂时锁定和解吸等温线中的延迟蒸发，因此类似于类型H3的磁滞回线。图2 | 起泡几层石墨烯膜和SG的高表面积。（a，b）通过其支柱连接的破碎的几层石墨烯膜和具有许多波纹的大尺寸表面的扫描电子显微镜（SEM）图像。刻度棒，10m（a中），1m（b中）和200nm（在b的插图中）。（c）SG和M-S

12、G的N2吸附/解吸等温线，特别是在0.95P/P0时增加。数字1-4表示四个缩合。（d）根据Barret-Joyner-Halenda（BJH）和淬火固体密度函数理论（QSDFT）计算/模拟的相应孔径分布。SG的“介孔”结构和支撑效应导致1,005m2g-1的高比表面积（SSA）。 这大于未支撑的石墨烯产物，因为石墨烯的固有的高SSA值总是被严重的附聚或重新堆叠所抑制。 相比之下，没有这种支持效应的M-SG具有780m2g-1的非常低的SSA值。 此外，如t-图分析证明所示，微孔对SSA和SG的特定孔隙体积的贡献分数很小，大约为零。 “介孔”对SSA的影响占55。如插图S4和插表S1所示，根据

13、淬火的固体密度函数理论大孔气泡和外表面显著地占了28。 因此，源自“介孔”和大孔结构的高SSA值可以促进超级电容器器件的SG电极中的强烈和快速的电荷存储/释放。SG的石墨膜主要是大面积、超薄、高质量的单/多层石墨烯和一些多层石墨片。将具有100m横向尺寸的有代表性的大膜转移到基底上，如图3a所示。原子力显微镜揭示它有2.2nm的小厚度，即六个石墨层，如图3b所示。如图3c所示，描述了单/多层超薄石墨烯膜。小的厚度与XRD结果一致。这种单/多层石墨烯膜的sp2杂化水平几乎是最好的。通过分析电子能量损失光谱特征，sp2 /（sp2 + sp3）的分数为99，很符合标准的石墨（图3d）。拉曼光谱进一

14、步反映单层/多层石墨烯膜的高石墨化程度（图3e）。在半最大值为48cm -1的全窄宽的2D强峰，具有良好石墨化的双层石墨烯的特点。多层石墨烯膜的高石墨化状态也通过电子衍射和20,000Sm -1的高电导率验证（插图S5）。这个曲线接近于石墨，并且高于典型简化的氧化石墨烯的7,000Sm -1（RGO，唯一以吨量生产的石墨烯产品）。图3 | 超薄石墨化薄片石墨烯薄膜。（a）以4·min-1加热速度获得的SG获得的SiO2/Si衬底上的大的几层石墨烯膜的光学图像。刻度棒，100mm。（b）单个几层石墨烯膜的原子力显微镜图像（插图是横截面高度图）。比例尺，5mm。（c）一层至两层石墨烯（左

15、）和三层至四层石墨烯（右）的高分辨率透射电子显微镜图像。刻度棒，5nm。（d，e）几层石墨烯膜的电子能量损耗光谱分析和拉曼光谱。SG的生长和结构调整。SG通过葡萄糖和NH 4 Cl的可控加热合成（图4a）。 在该过程中，熔融糖浆逐渐聚合，而来自NH 4 Cl的化学释放的气体将葡萄糖衍生的聚合物例如类黑蛋白（插图S6和注释1）变成许多大泡，其中以糖发泡为例。气泡壁通过气体的释放和吹气，或者由表面张力引起的聚合物从壁流出和聚合物小分子的消除而逐渐变薄。随后在高温下将聚合物壁石墨化成超薄石墨膜。在对糖发泡法理解的基础上，我们通过调节加热速率合成不同的SG产物（图4b-d和插图S7）。随着加热速率的增

16、加，泡尺寸和框架宽度都减小，并且气泡在更快的加热速率下变得更为扭曲。泡周长与框架宽度的比率反映了整个泡沫中石墨膜的分数，从而验证了SG的质量。在4·min-1的加热速率下该比率最高，显示出最优化的SG结构。这与来自N 2吸附的SSA结论数据一致（图4e）。如上所述，最优化的SG具有平均泡尺寸为80m和气泡直径为186m的拓扑结构。糖发泡法的关键点是铵盐分解和葡萄糖聚合之间的匹配，这对于生产最高质量的SG是至关重要的。而（NH4）2SO4，（NH4）2CO3或尿素的误搭配所释放的氨和葡萄糖衍生的聚合物的固化将导致品质差的产品（插图S8和注释2）。最佳质量的SG可以更多地显示出人们所需的

17、2D石墨烯性能和功能，因此它已被我们应用于构建以SG为基体的超级电容器。图4 | 制糖生产过程和结构调整。（a）葡萄糖（以绿色标记的晶体）和NH4Cl（标记为蓝色）的扫描电子显微镜（SEM）图像，随后在褐变反应下转化为黑色素泡（黑色标记）; 这些最终转化为含SG的石墨膜和支柱（标记为灰色）。根据注释1提出了具有吲哚和邻苯二酚的特征的人造黑素蛋白大分子结构。加热速率为4·min-1。刻度棒，50m。（b-d）分别以1,20和100·min-1加热速率生长的SG产物的SEM图像。比例尺，200m。（e）SSA的变化和细胞周长与支撑宽度与加热速率的比率。以SG为基的超级电容器。S

18、G的特殊拓扑结构使它在双电层电容器（EDLC）中具有高性能。把用SG在4·min-1下获得的超级电容器，在H2SO4电解质中的双电极系统进行测试。在恒流放电过程中，电压线性曲线几乎接近理想电容器（图5a）。电容在1A·g-1时高达250F·g-1，在100A·g-1的高电流时慢慢降低到130F·g-1（图5b）。在测试基于M-SG的超级电容器时，初始电压降比以SG为基的超级电容器大得多，这证明了M-SG有大的内部电阻。 M-SG电极仅在100Ag-1处显示出41F·g-1，数据比SG小得多。与SG相比，商业石墨烯片（GP）和活性炭（A

19、C）材料也表现出更差的超级电容器性能。这进一步由交流电试验证实（图5c）。在高频率下，以SG为基的超级电容器比M-SG的电容衰减更慢，如由配线的斜率所指示的。以SG为基的超级电容器呈现出高的平均功率密度和能量密度（图5d）。以SG为基的超级电容器有高的可用平均功率密度，接近于铝电解电容器。这CNT/石墨烯海绵，石墨烯杂化物，3D RGO水凝胶的EDLC或3D氧化物的假电容器都要高。SG电极的优异性能由三个因素决定（图5e）：（i）SG总孔隙度从其表观密度计算为99.85。气泡腔占据最多的SG体积。空腔通过裂口和开放的气泡连接，以形成用于离子迁移的平滑路途。在腔内，沟道电阻被表示为RB。SG电极

20、的沟道电阻只有0.23，而M-SG电极增加到2.66，如插图S9，插表S2和注释3所示。这反映了大的扩散阻力和离子耗尽于封闭的孔以及M-SG的窄颈状通道中。高频域处的电容衰减可归因于电极孔（相当于传输线模型中的电阻器-电容器网络）和/或离子扩散控制的分布式电荷存储。因此，M-SG电极中的抑制扩散导致电容急剧衰减和仅103Hz的小电容。相比之下，SG的表面可以没有扩散极限地容易到达，这保证在极高电流/频率下的大电容。（ii）由SG中的相互连接的框架和石墨膜提供了自然的、几乎最好的电子高速通道。因此，SG电极的内部接触电阻几乎为零，但由于许多片间接触，M-SG电极的内部接触电阻为1.07（插表S2

21、）。这种大电阻导致较大的初始电压降和较小的可用输出功率和能量。它也有助于M-SG电极在较低频率处的膝屈曲早期出现，因为这种接触电阻器是分布式的并且与EDLC网络耦合。在膝屈曲点处的频率是利用大多数空腔和低于接近其内在值电容的孔表面来达到上限。相反地，SG电极具有更高的膝屈曲频率（11Hz），更低的截止电容阻抗（0.4）和更高的特征频率（9.6Hz；参见图5d和插图S10）。（iii）在M-SG中，各种石墨烯片可容易地聚集并重新堆叠成多层结构。这导致不可接触的表面和电容损失。与之相反地，SG中的石墨膜附着并刚性固定在它们的配对物架构网络上。这避免了聚集并且获得最高的电容。SG电极也比GP好，并且

22、比微孔AC电极好得多，影响因素类似。因此，与其他EDLCs相比，它们的功率密度和能量密度无疑是最显著的。最大功率密度被广泛认为是超级电容器的基本性质。SG的最大功率密度在100A·g-1时达到893kW·g-1，与插图S11a和插表S3中的其它材料进一步作比较，显示出比所报告过的3D石墨烯更有价值，呈现出一个到两个数量级的好。高功率密度不仅意味着在几秒钟内快速完成充电，而且意味着在有限时间内有巨大的可用能量输出。超快充电过程阐明了便携式电子设备的“闪光充电”，电动车的快速启动和飞机的电磁发射的惊人未来。图5 | SG电极的超级电容性能。（a）在标称电流下，在恒电流放电下SG

23、电极几乎理想的电容器行为。（b）与M-SG，GP，AC和Al-电解电容器（表示为Al电解质）相比，特定电容与SG电极放电电流的相关性。（c）基于串行RC模型的频率响应分析计算的等效电容。直线是注释3中讨论的直线。（d）超级电容器的平均功率密度与能量密度的Ragone图。以前报道的基于3D-石墨烯的超级电容器被绘制用于比较。铝电解电容器在具有25V电压的有机系统中操作。蓝色垂直线是石墨烯-H2SO4体系的理论上限，即最大电容710Fg1（插表S4）。根据交流有效串联电阻，方框中的点是计算出的最大功率的一半（参见等式8和9）。（e）与M-SG相比，SG电极的等效电路（左）和示意模型（右）显示出容易

24、的离子扩散和最小化的SG电极的内部接触。RA和RB分别表示电极孔内的体电解质和电解质的离子电阻。 RC反映电极材料内的接触电阻（见附表S2和注释3）。讨论糖发泡技术的开发可以可靠地生产SG，常见的驱前体有许多，如葡萄糖和厨房用糖（插图S12）。因此，它提供了一个通用的途径，并为3D石墨烯类似物的开发打开了一个新的窗口。此外，它该被看作是3D石墨烯的合成方法家族中的新成员。简单的糖发泡法在以前制作3D石墨烯的许多方法中可现，例如水热法，冷冻法，透气法和CVD。所产生的SG通常具有比石墨烯纸更大的表面积，比广泛研究的RGO水凝胶更高的导电性和比CVD衍生的石墨烯泡沫更强的机械耐久性。此外，高产糖发

25、泡法路线使得SG的生产可规模化，达到千克甚至吨的水平。根据设计的糖发泡方法，以相对于原料葡萄糖的16±5wt的产量生产大量SG。对于实验室规模合成，该产品的成本仅为每克0.5美元，与昂贵的其他3D石墨烯产品相反。SG的大量生产及其独特的结构特征突出其广泛和具有前途的潜力。SG的单层/多层石墨烯膜具有高石墨化度。在糖发泡法制备过程中，糖衍生的聚合物泡壁通过释放气体的膨胀和表面排水而变薄到20nm。同时，沿着气泡的聚合物壁能诱导出高弹性和粘性内应力。由于超薄厚度和内应力有利于聚合物分子的取向，所以此气泡壁具有高取向排列的聚合物分子。在这种薄取向的聚合物前驱体上的石墨化程度易于在微米级别上

26、的常规碳质块体或者是碳膜/碳纤维的石墨化程度，因为用于（002）石墨层的平行排列的能量变得更低以防止定向驱前体的出现。因此，可以形成良好石墨化程度的石墨膜。糖发泡制备的石墨化方法明显不同于先前合成石墨烯的方法，例如各种剥落法，CVD，溶剂热法，有机合成法和底物助剂/催化石墨化法。它阐明了一种新的石墨烯合成机制，需要更广泛的研究。SG的结构调节通过改变加热速率来实现。加热速率通过匹配气体释放和聚合物固化之间的关系起作用，这是由于动力学因素，包括NH4 Cl的分解，气体的扩散，气泡的成核和生长。这种约束与传统聚合物发泡的经验一致。此外，一些流变学过程，如排水，破裂和泡沫的聚结也影响鼓泡过程。在气泡

27、生长中，气体释放导致体积膨胀。应用的能量在粘性流动和增加的气泡表面积间转换。更有效地利用气体可有更大的粘性变形，从而产生更大的气泡，我们给出了与动力学因素相同的线性作用趋势（补充注释2）。在气泡膨胀中，内应力强烈依赖于加热速率。基本上，较高的加热速率可以产生较高的弹性内应力。这就使得当NH4 Cl排出时，气泡更强地收缩/变形，如图1a和4b-d中所示。排水是由表面张力引起的。在普拉托边界处较小的曲率半径与气泡壁相比有较小的压力，因此拉普拉斯力导致中间层流体连续排入边界，即气泡壁逐渐变薄。这种传质取决于表面粘度和时间。缓慢的加热过程导致更多的流体进入边界，从而产生更厚的框架，如图1a和4b-d以

28、及插图S7c所示。开发3D石墨烯分支的最重要的目的之一是达到其超级电容器的高功率密度。例如，它们可以与用于功率脉冲输出的电池组合，该组合具有低的总内阻和长寿命。充电电池的功率密度通常500Wk·g-1。微孔型超级电容器的功率密度为102-104Wk·g-1。厚层石墨烯超级电容器具有103-104Wk·g-1的功率密度。这些相对低的功率密度受到狭窄通道对离子迁移的阻挡效应和不连续基质对电子传输电阻的限制。3D碳基超级电容器，例如CNT网络和3D石墨烯，在理论上没有上述缺点，并且可以增加功率密度。我们的SG无疑满足了多孔电极的三个主要要求：（i）充分地连接的空腔/通道

29、，通过提供电解质路径以充分提高离子导电性并且能够自由进入内表面。（ii）构成多孔电极块之间的最小接触电阻;（iii）大的SSA值和坚固的机械结构。因此，SG在具有高的最大的超级电容器中起到很好的作用，由前两个优点产生接近106Wk·g -1功率密度。通过合并所有三个所述因素也能实现相对高的可用能量密度。此外，在适当压缩SG（表示为C-SG，参见插图S11b，c）之后，实现了我们的超级电容器的最大体积功率密度为27kW·L-1。C-SG的体积在压缩后降低，而其电子和离子电阻没有增加太多。这些特征决定了其比SG具有更高的最大体积功率密度。此外，由于它们的互连结构，这些SG电极在

30、进一步扩大制造上没有限制，而正常石墨烯基超级电容器的类似特性随着增大电极上的负载质量/厚度而衰减。总之，我们开发了一种糖发泡法，以有效合成3D石墨烯产品，即SG，由石墨膜紧密连接和由可靠的石墨微支撑物支持。开发的可靠和可扩展的合成协议被设想成为合成3D石墨烯类似物的一般途径，特别是有意义的BCxN石墨烯。所产生的丰富的SG使得许多石墨烯应用作为载体，催化剂，吸附剂，储氢器，气体传感器，空气过滤器，用于代替当前多孔碳的吸声器和作为功能纳米复合材料的纳米填料。本文例子，以SG为基的超级电容器，表现出非常高的功率密度。SG坚固的3D拓扑进一步在任何放大的器件制造工艺中避免分解和性能衰减。方法SG的合

31、成。通常，10g的葡萄糖与10g铵盐（NH4Cl）混合，然后将其以所需的加热速率加热（建议使用4±1min- 1），并最终在Ar气氛下，1,350的管式炉（管长50cm管径5cm）中持续3小时。收集黑色泡沫状产品，即SG。用白砂糖（来自Nissin-Sugar Co.的厨房用糖）代替葡萄糖来制备SG。SG的特征。通过扫描电子显微镜（Hitachi S-4800），高分辨率透射电子显微镜（JEOL JEM-3000F），原子力显微镜（JEOL JSPM-5200）和光学显微镜（Keyence VHX-900）观察SG的形态。通过电子衍射和能量损失光谱（JEOL JEM-3100FEF与

32、Omega滤光片的附件），XRD（具有Cu K辐射的Rigaku Ultima III），拉曼光谱仪（由Spectra-Physics制造的514nm的Kr-Ar离子激光器Beamlok 2060-RS激光器组合Symphony CCD-1LS检测系统）和傅里叶变换红外光谱仪（Thermo Nicolet 4700）来表征结构。使用热重和衍生热重（Rigaku Thermo plus TG 8120）方法以及差示扫描量热法（Rigaku Thermo plus EVO DSC8230）进行热分析。氮气吸附-解吸测量在Quantachrome Autosorb-1的液氮温度下进行。 Brunauer-Emmett-Teller表面积估计在0.05-0.3的相对压力范围内。使用半导体参数分析仪（吉时利4200-SCS），在场效应晶体管配置下分析了个别多层石墨烯膜的电导率。以SG为基的超级电容器。对称超级电容器由两个电极制造，此电极由不同的1.0mg活性材料制成：分别有SG，M-SG，商业GP（来自ACS材料有限公司）和AC（活性炭，默克化学公司）。通过将