三维材料中不可忽视的家族！
三维石墨烯材料因为拥有高比表面积和孔隙率、低密度、高导电率等特性，在吸附、催化、传感、能量转化与储存等领域都具有很好的应用前景。随着研究的不断深入，元素掺杂石墨烯海绵、石墨烯水凝胶也逐渐展现出越来越多的优异特性。
01
元素掺杂石墨烯海绵
研究发现在石墨烯表面掺杂磷、氮、硫或者其他元素，通过面内或边缘的空位掺杂，改性后的石墨烯可以获得更为优良或者新颖的性能。
氮掺杂石墨烯海绵对提高超级电容器性能有着重要应用，研究表明，使用氮掺杂石墨烯海绵制备的超级电容器在三电极和双电极系统中，比电容分别为320.0Fg-1和303.5Fg-1。在硫掺杂石墨烯海绵中掺杂Sn颗粒制备电极，该电极做阳极电极时LiFSI基电池表现出优良的锂化容量(200mAg-1时为1272mAhg-1)和高倍率性能(2000mAg-1时为345mAhg-1)，这是由于硫掺杂石墨烯海绵可以提供丰富的活性缺陷位置，促进锂离子从外到内的快速扩散。
氮掺杂石墨烯海绵
XF259
硫掺杂石墨烯海绵
XF251
磷掺杂石墨烯海绵
XF264
02
石墨烯水凝胶
石墨烯水凝胶的研究较早在2010年，采用水热法将氧化石墨烯和水的分散液自组装成石墨烯水凝胶。在此之后，石墨烯水凝胶得到了研究者的广泛关注，尤其在超级电容器领域表现突出。
有研究团队通过自收缩组装法制备一种具有致密结构的微尺寸超级电容器，他们以石墨烯水凝胶为原料，首先根据需要将石墨烯水凝胶分割为片状，再以高浓度氧化石墨烯液体作为隔膜及粘结剂，将石墨烯水凝胶组装成凝胶/GO/凝胶三明治结构，同时将导电纤维插入到石墨烯凝胶电极材料中作为集流体。在室温常压条件下，水凝胶将自发脱水收缩，直接形成密度约为1.49gcm-3的致密微尺寸超级电容器。该电容器体积小，容量高，同时具有良好的循环稳定性，经过25000次循环测试后，仍然保持98%的容量。
石墨烯水凝胶(水热法)
XF153-2
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石墨烯水凝胶（还原法）
XF153-3
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03
石墨烯海绵
石墨烯海绵具有比表面积大，吸附性能强等优点，可以充分有效的吸附环境中的污染物，而且石墨烯海绵极易从溶液中分离出来，可回收重复利用，石墨烯海绵可作为环境修复的优良吸附剂，用来吸附有机溶剂、重金属离子、抗生素和染料等污染物。
石墨烯海绵的单位网络结构有利于离子扩散和电荷的传递，为电荷的快速转移和传导提供独特的导电通路，具有较好的催化性能。此外石墨烯海绵与赝电容材料复合，利用石墨烯海绵的单位联通结构为固定在其表面的赝电容材料提供了更快的电子传输通道，可同时发挥两者的性能优势。
石墨烯海绵泡沫（气凝胶）
XF153
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石墨烯海绵泡沫（气凝胶）
XF153-1
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