Vorbereitung und spezifische Kapazitätseigenschaften von mit Schwefel und Stickstoff codotierten Graphen-Quantenpunkten

Einführung

Graphen-Quantenpunkte (GQDs) haben aufgrund ihrer guten Biokompatibilität, chemischen Trägheit, Photolumineszenz, Upconversion-Lumineszenz viel Aufmerksamkeit erregt und werden häufig in Bioimaging, optoelektronischen Geräten, Photokatalyse, Biosensoren, Brennstoffzellen und Schwermetallionendetektion verwendet [1, 2,3,4]. Bisher wurden GQDs durch verschiedene Synthesemethoden mit „bottom-up“ und „top-down“ erhalten [5]. Die Bottom-up-Methode umfasst die Umwandlung einer geeigneten Vorstufe in GQDs durch Pyrolyse oder Karbonisierung, schrittweise organische Synthese, Käfigöffnung von C₆₀ , und dergleichen [6,7,8,9]. Im Gegensatz dazu besteht die „Top-down“-Methode darin, großformatige Kohlenstoffmaterialien durch physikalische oder chemische Methoden, einschließlich Elektronenstrahllithographie, Säurestrippen, elektrochemische Oxidation, Hydrothermalsynthese usw. in nanoskalige Kohlenstoffnanopartikel zu schneiden. [10,11, 12,13]. Im Vergleich zu den Bottom-Up-Methoden haben die Top-Down-Routen viele Vorteile, darunter große Ressourcen, große Produktion und einfache Vorbereitung. Darüber hinaus weisen nach dem Top-down-Ansatz hergestellte GQDs typischerweise sauerstoffhaltige funktionelle Gruppen an den Kanten auf, um ihre Auflösung, Funktionalisierung und Passivierung zu fördern [14].

Doping ist eine wirksame Methode, um die Eigenschaften von Nanomaterialien zu regulieren. Die n-Typ- und p-Typ-Dotierung des Halbleiters kann die elektronische Struktur des Halbleitermaterials verändern, was zu Veränderungen der optischen und elektrischen Eigenschaften führt [15,16,17]. Dotierte GQDs basieren auf dem Konzept der Halbleiterdotierung, das sich hauptsächlich auf die Einführung von S, N, Se und anderen Elementen in defekte GQDs aus C- und O-Elementen bezieht [18,19,20,21]. Das N-Atom hat die gleiche Atomgröße wie das C-Atom und fünf Valenzelektronen. An C-Atom gebundenes N wurde in großem Umfang bei der chemischen Dotierung von Kohlenstoff-Nanomaterialien eingesetzt [22, 23]. Huet al. synthetisierten stark blau lumineszierende N-GQDs, die eine helle Lumineszenz und ausgezeichnete Biokompatibilität zeigten [24]. Majumderet al. stellten N-GQDs/ZnO-Nanostäbchen mit überlegener Photokonversionseffizienz und besseren photoelektrochemischen Eigenschaften her [25]. Yanet al. konstruierte ein neuartiges N-GQDs-ZnNb₂ O₆ /g-C₃ N₄ Katalysatoren, die eine viel höhere Wasserstoffentwicklungsrate aufwiesen [26]. Chenet al. erhaltene N-GQDs/Bi₂ O₃ Katalysator zur elektrochemischen Reduktion von CO₂ [27]. Vor kurzem haben einige Forscher erfolgreich S, N-kodotierte GQDs hergestellt, die eine hervorragende Leistung zeigten. Zhanget al. setzten eine einstufige hydrothermale Methode ein, um SN-GQDs mit hellerer Lumineszenz zu erhalten [28]. Xuet al. stellten S, N-codotierte GQDs mit einstellbarer Lumineszenz her, die eine hochselektive und empfindliche Fluoreszenzdetektion von Fe ³⁺ . zeigten [29]. Mondalet al. verwendeten mit S, N kodotierte GQDs als exzellenten Sensor für Nitrosprengstoffe [30]. Zhenget al. entwickeltes SN-GQD/TiO₂ Photokatalysator mit 3,2-fachem H₂ O₂ Ausbeute als reines TiO₂ [31]. Obwohl einige Arbeiten zu den optischen und sensorischen Eigenschaften der mit Schwefel und Stickstoff kodotierten Graphen-Quantenpunkte (S, N-GQDs) veröffentlicht wurden, ist der Einfluss der S- und N-Dotierung auf die spezifischen Kapazitätseigenschaften von S, N-GQDs selten studiert.

In diesem Artikel berichteten wir über eine hydrothermale Top-Down-Methode zur Synthese von S, N-codotierten GQDs (S, N-GQDs) unter Verwendung von Graphit als C-Quelle und Thioharnstoff als S- und N-Quelle. Gleichzeitig wurde der Einfluss der Dotierungsverhältnisse auf die elektrochemischen Eigenschaften von S, N-GQDs untersucht, indem das Thioharnstoffverhältnis von 1:1 auf 1:3 geändert wurde.

Methoden und Experimentelle

Die Ziele der Studie

Um die Wirkung des Dotierungsverhältnisses auf die spezifische Kapazitätsleistung von S, N-GQDs zu untersuchen, wurden verschiedene Dotierungsverhältnisse S, N-GQDs durch ein einfaches hydrothermales Top-Down-Verfahren hergestellt. Um zunächst seine spezifischen Kapazitätseigenschaften zu bewerten, wurde die spezifische Kapazität verschiedener Dotierungsverhältnisse S, N-GQDs durch zyklische Voltammetrie gemessen.

Materialien

Graphit (99,9%), Schwefelsäure (H₂ .) SO₄ ), Salpetersäure (HNO₃ ), Wasserstoffperoxid (H₂ .) O₂ ), Natriumnitrat (NaNO₃ ), wasserfreies Ethanol (CH₃ CH₂ OH), Thioharnstoff (CH₄ N₂ S), wasserfreies Natriumsulfit (Na₂ SO₃ ), Kaliumpermanganat (KMnO₄ ) und Natriumhydroxid (NaOH). Alle Materialien wurden analytisch rein und ohne weitere Reinigung verwendet.

Vorbereitung von Graphitoxid

Graphitoxid wurde durch ein typisches Hummers-Verfahren erhalten. Zuerst wurden 5 g Graphitflocken mit 110 ml H₂ . vermischt SO₄ , 2,5 g NaNO₃ und 15 g KMnO₄ , und die Mischung wurde 90 min bei 6 °C gerührt. Dann wurde die Mischung bei 35–40 °C für 30 Minuten gerührt, um den Graphit weiter zu oxidieren. Schließlich wurden 220 ml DI-Wasser zu der Lösung gegeben und bei 90–100 °C für 15 Minuten umgesetzt, und 30 ml H₂ O₂ (30 %) wurde hinzugefügt.

Synthese von S, N-GQDs

Zunächst wurde Graphen (100 mg), das durch thermische Reduktion von Graphitoxid gewonnen wurde, zu einer Mischung aus H₂ . gegeben SO₄ (60 ml) und HNO₃ (20 ml). Die Lösung wurde 10 h lang beschallt und durch Zentrifugieren gewaschen, um überschüssige Säure zu entfernen. Zweitens wurde das Produkt jeweils mit 100 mg, 200 mg, 300 mg Thioharnstoff (das Massenverhältnis von Graphen zu Thioharnstoff betrug 1:1, 1:2 bzw. 1:3) in 80 ml entionisiertem Wasser dispergiert und der pH-Wert wurde mit 0,1 mol L ⁻¹ . auf 8,0 eingestellt NaOH-Lösung. Die Graphenoxid-Suspension wurde in einen Autoklaven überführt und 10 h bei 200 °C umgesetzt. Zuletzt wurde die Suspension durch einen 0,22 μm-Mikroporenfilter filtriert und das Filtrat wurde 24 h in einem Dialysebeutel dialysiert, um S,N-GQDs zu erhalten. Die unterschiedlichen Dotierungsverhältnisse wurden als S, N-GQDs-1 (1:1), S, N-GQDs-2 (1:2) bzw. S, N-GQDs-3 (1:3) bezeichnet.

Charakterisierung

Die Morphologie von GQDs und S, N-GQDs wurde mit einem Rasterkraftmikroskop (AFM) (Multimode 8) und einem TEM (JEM-2100F) untersucht. Das FTIR-Spektrum wurde mit einem Nicolet iS10-Spektrometer erhalten. Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) wurde auf einem ESCALAB 250XI Elektronenspektrometer erhalten. UV-sichtbare Spektren wurden durch UV5500 Spektrophotometer analysiert. Photolumineszenz (PL)-Spektren wurden auf einem Cary Eclipse-Fluoreszenzspektrophotometer charakterisiert.

Elektrochemische Messung

Cyclovoltammetrie (CV) wurde an einer elektrochemischen Arbeitsstation (CHI650E) durchgeführt. In dem Dreielektrodensystem wurden eine Pt-Elektrode, eine Kalomelelektrode bzw. eine Glaskohlenstoffelektrode als Gegenelektrode, Referenzelektrode und Arbeitselektrode verwendet. CV-Messungen wurden bei einer Abtastrate von 5 bis 200 mV s ⁻¹ . aufgezeichnet in 2 M KOH-Lösung. Die spezifische Kapazität (C) von S, N-GQDs kann mit Gl. (1):

wobei ∫IdV ist die Fläche, die von der CV-Kurve umgeben ist, ∆V (V) ist das Spannungsfenster, v (mV s ⁻¹ ) ist die Scanrate und m (g) ist die Masse der S, N-GQDs in der Arbeitselektrode.

Ergebnisse und Diskussion

Morphologieanalyse

Das hochauflösende Transmissionselektronenmikroskop (HRTEM)-Bild von S, N-GQDs und GQDs wurde in Abb. 1 gezeigt. S, N-GQDs haben eine Größe von etwa 20 nm und weisen eine hohe Kristallisation mit einem Netzplanabstand von 0,34 nm auf. die der (002)-Kristallfläche von Graphen entspricht [32]. Abbildung 1b zeigt, dass die laterale Größe von GQDs etwa 10 nm beträgt und der Gitterabstand von GQDs mit 0,21 nm gemessen wird, was zur in-plane (100)-Facette von Graphen gehört [33]. Die Ergebnisse zeigen, dass S, N-GQDs aus nanokristallinen Kernen von graphitischem sp ² . bestehen können C-Atome und der Einbau von S, N hat keinen Einfluss auf die Gitterstruktur von GQDs [34].

HRTEM-Bild von a S, N-GQDs und b GQDs

Wie in Abb. 2 gezeigt, wurde die Topographie von S-, N-GQDs und GQDs mit AFM untersucht. Die S-, N-GQDs und GQDs wie vorbereitet zeigen eine einheitliche Größenverteilung. In Abb. 2a beträgt die durchschnittliche Höhe von S,N-GQDs etwa 0,5 nm, was darauf hinweist, dass S,N-GQDs etwa 1–2 Schichten Graphen aufweisen. Abbildung 2b zeigt, dass die durchschnittliche Dicke der mit der Hydrothermalmethode hergestellten GQDs etwa 1,5 bis 2,5 nm beträgt, was darauf hindeutet, dass GQDs etwa 4–6 Schichten aus Graphen aufweisen. Vergleicht man die Dicke von sowohl S-, N-GQDs als auch GQDs, ist ersteres deutlich reduziert. Die Ergebnisse zeigen, dass der Einbau von S, N die Schichten der GQDs effektiv reduzieren und die Graphenschichten ablösen kann.

AFM-Bild von a S, N-GQDs und b GQDs

FT-IR-Analyse

Abbildung 3 zeigt die FT-IR-Spektren von S-, N-GQDs und GQDs. Für S, N-GQDs (Abb. 3a) die Banden bei 2060 cm ⁻¹ , 1402 cm ⁻¹ , und 1110 cm ⁻¹ beziehen sich auf die Schwingungsabsorptionsbande von C ≡ N, C-N bzw. C=S [34, 35]. Der Absorptionspeak liegt bei 748 cm ⁻¹ und 622 cm ⁻¹ entsprechen C-S-Streckschwingungen [34, 36]. Wie aus Abb. 3b ersichtlich ist, haben GQDs schwächere Absorptionspeaks. Der Absorptionspeak liegt bei 3435 cm ⁻¹ , 1630 cm ⁻¹ , und 1400 cm ⁻¹ sind die O-H-Streckschwingung von Wasser in der Luft, die Streckschwingung der C=C-Bindung in der Graphitstruktur bzw. die Streckschwingung von C-H [21]. Die FT-IR-Ergebnisse zeigen, dass S und N erfolgreich mit der hydrothermalen Methode in GQDs dotiert werden können.

FTIR-Spektren von a S, N-GQDs und b GQDs

XPS-Analyse

Um die chemischen Zustände und elementaren Zusammensetzungen der so hergestellten S, N-GQDs mit unterschiedlichen Dotierungsverhältnissen und GQDs aufzudecken, wurde eine XPS-Messung verwendet, wie in Abb. 4 gezeigt. Das vollständige Scan-XPS-Spektrum von GQDs (Abb. 4a) weist zwei Peaks bei 534 und 285 eV auf, die O 1s und C 1s entsprechen. Zusätzliche Peaks von 398 und 163 eV erschienen im gesamten Spektrum von S, N-GQDs mit unterschiedlichen Dotierungsverhältnissen werden N 1s und S 2p zugeschrieben. Das hochauflösende N 1s XPS-Spektrum von S, N-GQDs mit unterschiedlichen Dotierungsverhältnissen (Abb. 4b) zeigt drei Peaks bei 398,10 eV, 400,20 eV und 405,20 eV, die auf Pyrrol-N (C–N–C) oder Pyridin zurückzuführen sind N, graphitisches N bzw. oxidiertes N [34, 37]. Abbildung 4c zeigt das hochauflösende S 2p XPS-Spektrum von S, N-GQDs mit unterschiedlichen Dotierungsverhältnissen und Peaks bei 162,4 eV, 163,6 eV, 168,6 eV und 170,2 eV, entsprechend S 2p_{3/2 , S 2p1/2 , S=O und S 2p3/2 , bzw. [34]. Wie wir alle wissen, sind S- und N-Dotierungen von Vorteil, um die elektrochemischen Eigenschaften von Materialien zu verbessern [38, 39]. Da die S- und die N-Atome in die Graphenschicht eingebaut sind, werden die Kohlenstoffatome in der Ebene ersetzt und dem π-konjugierten System des Graphens mehr Elektronen zugeführt, wodurch die Leitfähigkeit der Proben verbessert wird [40]. Darüber hinaus kann das Vorhandensein von S- und N-Atomen in der Graphenstruktur ein elektrochemisch aktives Zentrum und Pseudokapazitätseffekte bereitstellen, um die kapazitiven Eigenschaften des Materials zu verbessern [41, 42]. Diese Ergebnisse bestätigen, dass der erfolgreiche Schwefel und Stickstoff in das Gerüst von GQDs dotiert wurden, was mit dem in FT-IR gezeigten Ergebnis übereinstimmt.}

XPS-Spektren der vorbereiteten Proben:a Vermessungsspektren, b und c hohe Auflösung von N 1 s bzw. S 2p. (I) GQDs, (II) S, N-GQDs-1, (III) S, N-GQDs-2 und (IV) S, N-GQDs-3

UV-sichtbare Analyse

Abbildung 5 zeigt die UV-sichtbaren Spektren von GQDs und S,N-GQDs mit unterschiedlichen Dotierungsverhältnissen. In Abb. 5a kann der Absorptionspeak bei 260 nm und 305 nm dem π-π*-Übergang von C=C bzw. dem n-π*-Übergang der C=O-Bindung zugeschrieben werden [34]. Abbildung 5b–d zeigen die UV-sichtbaren Spektren von S, N-GQDs-1, S, N-GQDs-2 bzw. S, N-GQDs-3. Verglichen mit π-π* weisen die Übergangsabsorptionspeakpositionen von C=C in GQDs, S, N-GQDs ein offensichtliches „Rotverschiebungs“-Phänomen auf. Darüber hinaus haben S, N-GQDs charakteristische Peaks um 405 nm, die dem n-π*-Übergang des konjugierten C=N entsprechen [43], was auf die Änderung des Oberflächenzustands von GQDs durch den Einbau von N zurückgeführt werden kann. Es gibt keine S-bezogenen Peaks um 550 und 595 nm, da die Elektronegativität von S und C so nahe beieinander liegt, dass der Unterschied zwischen den beiden Energieniveaus vernachlässigbar ist [44]. Dieses Ergebnis zeigt, dass die Dotierung von S und N die Absorption von sichtbarem Licht durch GQDs effektiv verbessern kann.

UV-sichtbare Spektren von a GQDs, b S, N-GQDs-1, c S, N-GQDs-2 und d S, N-GQDs-3

PL-Analyse

Die Photolumineszenz(PL)-Spektren von GQDs und S,N-GQDs-Lösungen bei verschiedenen Anregungswellenlängen sind in Abb. 6a–d dargestellt. Die Spektren zeigen, dass mit zunehmender Anregungswellenlänge von 300 auf 400 nm die PL-Intensität von GQDs und S, N-GQDs zuerst zu- und dann abnimmt. Bei der Anregungswellenlänge von 320 nm erreicht die PL-Intensität der GQDs ein Maximum, und der PL-Peak liegt bei 430 nm, entsprechend dem π* → n-Übergang der Carbonyl- oder Carboxylgruppe [45]. Wenn die Anregungswellenlänge von 300 auf 400 nm ansteigt, werden außerdem die Positionen der spektralen PL-Emissionspeaks von S, N-GQDs allmählich rotverschoben, was darauf hindeutet, dass die hydrothermal synthetisierten dotierten GQDs Fluoreszenzcharakteristika in Abhängigkeit von der Anregungswellenlänge aufweisen. Es wurde festgestellt, dass S, N-GQDs aufgrund von Änderungen der Partikelgrößenverteilung und der Verunreinigungszustände eine Photoemission in Bezug auf die Anregungswellenlänge aufweisen [46,47,48]. Die Größenänderung von S, N-GQDs erzeugt diskrete sp ² -bezogene lokalisierte Zustände auf der LUMO- und HOMO-Ebene [49]. Der elektronische Übergang von diesen lokalisierten Zuständen ist für die Rotverschiebung der PL-Emissionspeakposition verantwortlich. Andererseits können verschiedene funktionelle Gruppen an den Kanten der S, N-GQDs wie Sauerstoff- und Stickstoffatome oder S=O einen Fallenzustand zwischen den LUMO- und HOMO-Niveaus erzeugen, der auch eine Photoemission in Abhängigkeit von der Anregungswellenlänge zeigt [49] . Die PL-Spektren von GQDs und S, N-GQDs bei 320 nm Anregungswellenlänge sind in Abb. 6e dargestellt. Im Vergleich zu undotierten Proben zeigen die mit Schwefel und Stickstoff dotierten Proben bei Anregung bei 320 nm signifikante Verschiebungen der Peakposition, was auf die starke Elektronenaffinität von S und N in S,N-GQDs zurückgeführt werden kann [50]. Abbildung 6f zeigt einen Vergleich der PL-Intensität für GQDs und S,N-GQDs mit unterschiedlichen Dotierungsverhältnissen bei 320 nm Anregung. Das Ergebnis zeigt, dass S,N-GQDs-1 die beste PL-Intensität aufweist.

PL-Spektren von a GQDs, b S, N-GQDs-1, c S, N-GQDs-2 und d S, N-GQDs-3 unter anderem Anregungslicht; e PL-Spektren von GQDs und unterschiedlichem Dotierungsverhältnis von S, N-GQDs bei 320 nm Anregung; f der Trend der PL-Intensitätsvariation von GQDs und unterschiedlichen Dotierungsverhältnissen S und N-GQDs bei 320 nm Anregung

Analyse der spezifischen Kapazitätsleistung

Die spezifische Kapazität von S, N-GQDs mit unterschiedlichen Dotierungsverhältnissen wurde durch Cyclovoltammetrie (CV) bestimmt. Abbildung 7a zeigt eine ungefähre rechteckige Form von CV-Kurven bei einer Abtastrate von 50 mV s ⁻¹ , was auf ein bemerkenswert kapazitives Verhalten hinweist. Es ist bemerkenswert, dass das Merkmal der Kurven ohne offensichtliche Redoxpeaks nahezu symmetrisch ist, was auf eine typische Eigenschaft des Verhaltens der elektrischen Doppelschichtkapazität (EDLC) mit hoher Unvermeidbarkeit hindeutet [51]. Die CV-Kurven der S, N-GQDs-1, S, N-GQDs-2, S, N-GQDs-3 und GQDs mit unterschiedlichen Abtastraten (5–200 mV s ⁻¹ ) sind in Abb. 7b–e dargestellt, was auf eine schnelle Spannungsumkehrstromreaktion und einen geringen Ionenübertragungswiderstand in der Elektrode hinweist.

CV-Kurven von S, N-GQDs mit unterschiedlichen Dotierungsverhältnissen bei einer Scanrate von 50 mV/s (a ). CV-Kurven von S, N-GQDs-1 (b ), S, N-GQDs-2 (c ), S, N-GQDs-3 (d ) und GQDs (e ) bei unterschiedlichen Abtastraten von 5, 10, 20, 50, 100 und 200 mV/s. f Spezifische Kapazitätswerte von S, N-GQDs-1, S, N-GQDs-2, S, N-GQDs-3 und GQDs bei unterschiedlichen Abtastraten von 5, 10, 20, 50, 100 und 200 mV s ⁻¹

Die spezifischen Kapazitätswerte von Proben mit unterschiedlichen Abtastraten, berechnet nach Gl. (1) sind in Tabelle 1 gezeigt. S, N-GQDs haben eine größere Fläche als GQDs, was auf einen größeren spezifischen Kapazitätswert hinweist, der auf die zusätzliche hohe Pseudokapazität zurückzuführen ist, die durch das dotierte S, N und den als Falle wirkenden Dotierungszustand bereitgestellt wird Zustand hilft, die Ladungsspeicherkapazität zu erhöhen [52, 53]. Der S, N-GQDs-1 zeigt ein ausgezeichnetes kapazitives Verhalten mit einer spezifischen Kapazität von 362,6 F g ⁻¹ bei einer festen Abtastrate von 5 mV s ⁻¹ . S, N-GQDs-2, S, N-GQDs-3 mit höherem S,N-Gehalt zeigen jedoch niedrigere spezifische Kapazitätswerte, da ein höherer S,N-Gehalt zu mehr Sauerstoffleerstellen führt. Diese Sauerstoffleerstellen füllen den Verunreinigungszustand und unterdrücken dadurch das spezifische Kapazitätsverhalten [35]. Daher ist S, N-GQDs-1 besser für die Anwendung auf Energiespeichern geeignet. Darüber hinaus sind die spezifischen Kapazitätswerte der hergestellten S, N-GQDs und berichteten Materialien auf Graphenbasis oder anderer Nanomaterialien in Tabelle 2 aufgeführt. Offensichtlich weisen S, N-GQDs im Vergleich zu anderen Materialien eine überlegene Leistung auf. Abbildung 7f zeigt einen Vergleich der Kapazitätswerte, wenn die Abtastraten von 5 auf 200 mV s ⁻¹ . geändert werden . Bei S-, N-GQDs und GQDs mit niedrigerer Abtastrate können eine höhere spezifische Kapazität und eine niedrigere Stromdichte auf den Innenwiderstand der Elektrode zurückgeführt werden. Wenn die Abtastrate erhöht wird, werden die Ionen auf die äußere Oberfläche der Elektrode beschränkt, was zu einer Abnahme der spezifischen Kapazität führt. Durch die geringere Stromdichte dringen Ionen in die innere Struktur des Elektrodenmaterials ein, was das kapazitive Verhalten begünstigt. Während die Abtastrate verringert wird, fördert die niedrigere Stromdichte das Eindringen der Ionen in die innere Struktur der Elektrode, was das kapazitive Verhalten erleichtert [68].

Schlussfolgerungen

Zusammenfassend wurde eine hydrothermale Top-Down-Methode verwendet, um S, N-GQDs zu synthetisieren. Die erhaltenen S, N-GQDs weisen etwa 1–2 Graphenschichten und wohldefinierte Gitterränder mit einem interlamellaren Abstand von 0,34 nm auf, der der (002)-Kristallfläche von Graphen zugeschrieben wird. Außerdem stellt der Einbau von S, N einen Absorptionspeak von S, N-GQDs um 405 nm dar und weist eine einstellbare Fluoreszenzcharakteristik im sichtbaren Anregungsbereich auf. Unterdessen bieten S, N-GQDs bemerkenswerte kapazitive Leistungen aufgrund der zusätzlichen hohen Pseudokapazität, die durch das dotierte S, N bereitgestellt wird, und des Dotierungszustands, der als Fallenzustand wirkt, um die Ladungsspeicherkapazität zu erhöhen. S, N-GQDs-1 zeigen ein ausgezeichnetes kapazitives Verhalten und die spezifische Kapazität beträgt 362,60 F g ⁻¹ bei einer festen Abtastrate von 5 mV s ⁻¹ . Die idealen EDLC-Eigenschaften von S, N-GQDs bestätigen ihre neue Ausrichtung für die Anwendungen in Energiespeichern.

Verfügbarkeit von Daten und Materialien

Alle während dieser Studie generierten oder analysierten Daten sind in diesem veröffentlichten Artikel enthalten.

Abkürzungen

AFM:

Rasterkraftmikroskop

Lebenslauf:

Zyklische Voltammetrie

EDLC:

Elektrische Doppelschichtkapazität

FT-IR:

Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie

HRTEM:

Hochauflösendes Transmissionselektronenmikroskop

PL:

Photolumineszenz

S, N-GQDs:

Schwefel, Stickstoff codotierte Graphen-Quantenpunkte

XPS:

Röntgenphotoelektronenspektroskopie