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氧化石墨烯组装结构的湿气发电
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摘要
从自然界中收集温和可控的能量,将其转化为便于储存和利用的电能是能源材料领域研究的一个重要方向。环境湿度变化时,气态水分子从高浓度环境向低浓度环境扩散过程所蕴涵的能量即为其中一种。构建具有官能团分布梯度的氧化石墨烯组装结构,可将环境湿度变化过程中的能量转化为电能,并发展出具有实际应用价值的新型石墨烯湿气发电材料和器件。利用氧化石墨烯材料的优异亲水性能,可使环境气氛中的水分子有效的吸附在氧化石墨烯组装体表面,形成良好的离子输运通道。而氧化石墨烯中可电离官能团的电离效应,能够促使氧化石墨烯材料在湿气作用下释放离子型载流子。梯度分布的官能团可推动特定电性载流子的定向迁移,从而实现氧化石墨烯与水分子作用产生电能的过程。通过对氧化石墨烯组装体内部化学组成,精细结构及表面状态的优化,可制备出基于氧化石墨烯湿气发电组装体的高性能柔性发电器件。
The energy collection from nature and its conversion to the storage-enabled electric power are important in energy-related field. The study of moisture-triggered power generator of graphene oxide(GO) assembly is presented here, aiming to achieve the electric power generation through the interaction between GO and water molecules. After building up the GO assemblies with gradient of functional groups, we systematically investigate the availability of ionic carriers, the process of moisture collection and diffusion, the influence of the distribution of electrolytic functional groups, surface chemistry and microstructure on power generation. Meanwhile, the new-types of materials and devices with practical value for power generation has been developed.
引文
[1]Zhao,F.;Cheng,H.H.;Zhang,Z.P.;Jiang,L.Qu,L.T.Adv.Mater.2015,27:4351.
    [2]Zhao,F.;Liang,Y.;Cheng,H.H.;Jiang,L.;Qu,L.T.Energy Environ.Sci.,2016,9(3):912.

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