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氧化石墨烯（GO）是制備超級電容器整體式氣凝膠電極最常用的材料之一，這是由于它具備優良的機械性能，并且在熱還原后還保持較好的導電性。然而，基于GO衍生的氣凝膠超級電容器所有的低表面積和還原型石墨烯納米片的易團聚性仍然限制其性能的發揮。在這項工作中，通過界面聚合方法，合成制備了石墨烯耦合聚苯胺（PANI）納米片（GO@PANI），再通過水熱過程，將GO@PANI與GO組裝成分級結構的石墨烯偶聯PANI氣凝膠。所得到的新型混合氣凝膠具備典型的三維（3D）多孔結構，富含石墨烯/聚苯胺異質結構，其比表面積高達337m2/g。將其作為對稱和不對稱全固態超級電容器電極，該氣凝膠的面積電容分別高達453和679 mF/cm2，該性能優于大多數GO/PANI或PANI衍生的氣凝膠型超級電容器。如此優異的電化學性能可歸因于夾在PANI層之間的石墨烯層的局部導電性和3D石墨烯框架的長距離導電性。該研究提出的組裝分級結構的方法可廣泛用于制備具有多功能應用的二維三明治型氣凝膠材料。

Figure 1．制備分級結構的石墨烯偶聯聚苯胺氣凝膠的流程示意圖。

Figure 2. （a，b）GO@PANI的SEM圖；（c，d）HGC-PANI-r的SEM圖；

Figure 4.（a）ASSSs的制備示意圖；（b）GA，HGC-PANI-1/2和HGC-PANI-r在5mV/s掃速下的CV曲線；（c）GA，HGC-PANI-1/2和HGC-PANI-r在1mA/cm2電流密度下的充放電曲線；（d）HGC-PANI-r在不同掃速下的CV曲線；（e）HGC-PANI-r在不同電流密度下的充放電曲線。

Figure 5. （a）GA，HGC-PANI-1/2和HGC-PANI-r在不同掃速下的面積電容；（b）HGC-PANI-r的Ragone曲線；（c）HGC-PANI-r循環3000圈的穩定性測試；（d）HGC-PANI-r的電化學阻抗圖。

    該研究工作于2017年發表在Carbon上。

    原文：Hierarchical-graphene-coupled polyanilineaerogels for electrochemical energy storage