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Edge‐Fluorinated Graphene Nanoplatelets as High Performance Electrodes for Dye‐Sensitized Solar Cells and Lithium Ion Batteries

材料科学 石墨烯 X射线光电子能谱 电化学 色素敏化染料 化学工程 电负性 电极 离子 纳米技术 锂(药物) 辅助电极 电解质 有机化学 物理化学 化学 内分泌学 冶金 工程类 医学
作者
In‐Yup Jeon,Myung Jong Ju,Jiantie Xu,Hyun‐Jung Choi,Jeong‐Min Seo,Minjung Kim,In Taek Choi,Hong Mo Kim,Jae Cheon Kim,Jae‐Joon Lee,Huan Liu,Hwan Kyu Kim,Shi Xue Dou,Liming Dai,Jong‐Beom Baek
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:25 (8): 1170-1179 被引量:196
标识
DOI:10.1002/adfm.201403836
摘要

Edge‐selectively fluorinated graphene nanoplatelets (FGnPs) are prepared by mechanochemically driven reaction between fluorine gas (20 vol% in argon) and activated carbon species from graphitic C–C bonds unzipped by high‐speed stainless steel balls with a high kinetic energy. The fluorination at edges of the unzipped graphene nanoplatelets (GnPs) is confirmed by various analytical techniques while the content of fluorine in FGnPs is determined to be 3.0 and 3.4 at% by X‐ray photoelectron spectroscopy and energy‐dispersive X‐ray spectroscopy, respectively. Because of the large difference in electronegativity between carbon ( χ = 2.55) and fluorine ( χ = 3.98) and the strong C–F bond, the edge‐fluorination of GnPs can provide the maximized charge polarization with an enhanced chemical stability. Thus, electrodes based on the resultant FGnPs demonstrate superb electrochemical performance with excellent stability/cycle life in dye‐sensitized solar cells (FF: 71.5%; J sc : 14.44 mA cm −2 ; V oc : 970 mV; PCE: 10.01%) and lithium ion batteries (650.3 mA h g −1 at 0.5 C, charge retention of 76.6% after 500 cycles).
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