DOI:10.1021/acsami.9b22408

碳纳米纤维织物（CNFs）作为高性能超级电容器电极，具有比表面积大、导电性好、机械强度高等优点。然而，由于强而连续的导电网络和发达的多孔结构之间的权衡，这仍然是一个巨大的挑战。本文中，研究者报告了一个简单的策略，通过添加石墨烯量子点（GQDs）将这些性质整合到电纺碳纳米纤维中。均匀嵌入的GQDs在构建完整的增强相和导电网络中起着至关重要的双功能作用。与纯碳纳米纤维相比，GQD增强的活性碳纳米纤维的比表面积从140~2032 m2 g-1显著增大，电导率和强度分别提高了5.5倍和2.5倍。本文深入研究了鲁棒增强效应的机理。作为独立超级电容器电极，该结构在1 A g-1时具有335 F g-1的高电容，在100 A g-1时具有77%的极高电容保持率，在500 A g-1时具有45%的极高电容保持率。重要的是，该对称器件可以在2.2 s内充电到80%的电容，显示出应用于大功率启动电源的巨大潜力。

图1.通过静电纺丝、碳化和化学活化制备AGRCNF的示意图。GQDs由于其强大的交联效果和高结晶度，在构建整个增强相和导电网络中起着至关重要的双功能作用。

图2.（a）制备的AGRCNF-3织物经多次抓握、折叠、扭曲和释放后的照片。（b）AGRCNF-3织物（700μm，34 mg）可以拉起200 g的重量。

图3.（a）N2吸附-解吸等温线，（b）CNF、GRCNF和AGRCNF-3的孔径分布。（c）比较文献中AGRCNFs与石墨烯织物（GFs）、石墨烯/碳纳米管复合织物（G/CNT）、活性炭纤维织物（ACFs）和ECNFs的比表面积。（d）所制备样品的拉伸应力和电导率。（e）CNF、GRCNF和AGRCNF-3的XRD图谱和（f）拉曼光谱。

图4.CNF的（a1，b1）SEM图像和（c1）HRTEM图像。GRCNF的（a2，b2）SEM图像和（c2）HRTEM图像。AGRCNF-3的（a3，b3）SEM图像和（c3）HRTEM图像。

图5.（a）电纺样品E-PAN和E-G/PAN，（b）预氧化样品PO-PAN和PO-G/PAN，以及（c）CNF和GRCNF的FT-IR图。（d）XPS全扫描，（e）CNS和GRCNF的XPS C 1s光谱中碳成分的含量，以及（f）XPS O 1s光谱中氧成分的含量。（g）PAN链的预氧化过程。（h）GQDs和PAN链之间可能的反应机理。

图6.（a）10 mV s-1时的CV曲线。（b）1 A g-1的恒电流充放电曲线。（c）倍率性能。（d）三电极系统中所有样品的EIS图。

图7.两电极系统中样品的电化学性能：（a）在不同扫描速率下的CV曲线，（b）在不同电流密度下的恒电流充放电曲线，（c）IR下降，（d）速率性能，以及（e）AGRCNF-3//AGRCNF-3对称超级电容器的Ragone图。（f）CNF、GRCNF和AGRCNF-3设备的EIS图和（g）Bode图。（h）AGRCNF-3//AGRCNF-3超级电容器在50 A g-1下的循环性能。