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采用一步法可控合成雜原子摻雜分級多孔結構仍然是一個挑戰。這對于結構-工程化石墨烯材料作為高性能電極用于能源及先進領域尤其重要。這里提出了一種簡便且通用的方法，即大氣環境下使用高重復頻率皮秒激光技術制備了可圖案化氮摻雜分級多孔的氧化石墨烯。激光誘導的氮摻雜石墨烯（LING）實現的最大面積電容達60.7 mF/cm2，該性能是未摻雜多孔石墨烯的3倍。在電流密度為10 mA/cm2時進行循環穩定性測試，經過25,000次恒電流充放電后，電容值仍能保持初始值的98.7％。重要的是，所制備的LING電極材料具有高的能量和功率密度，這可歸因于分級多孔結構與氮摻雜以及缺陷工程三者間的協同效應。這里所提出的激光誘導一步合成LING也可應用于其他雜原子摻雜分級多孔石墨烯基電極，進而用于高性能電化學能源存儲。
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Figure 1.（a）通過激光誘導合成LING材料的原理示意圖，（b）LING電極粘結在柔性PET基底上的光學照片，（c）LING薄膜的橫截面SEM圖，呈現了一個多孔的三維結構，（d）LING納米片衍生于GO/尿素混合物，在激光照射下有更大的晶面間距。
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Figure 2. LING-0.2W的（a）LSCM和（b-c）SEM圖， LING-0.4W的（d）LSCM和（e-f）SEM圖，LING-0.6W的（g）LSCM和（h-i）SEM圖。
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Figure 3. （a）GO和GO/尿素薄膜的Raman譜，（b）LING-0.2W和LING-0.2W薄膜的Raman譜，（c）LING-0.4W和LING-0.6W薄膜的Raman譜，（d）LING薄膜在不同掃描速度下的Raman譜，（e-f）LING薄膜在不同掃描速度下的ID/IG 比例, I2D/IG 比例和FWHM值， LING-0.2W薄膜的（g）TEM和（h）HRTEM圖，（i）圖h中標識的區域的FFT圖。
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Figure 4. LIG-0.2W和LING-0.2W電極在0.1 M Na2SO4溶液中的電化學性能表征。（a）CV曲線，（b）GCD曲線，（c）不同電極的比電容值比較，（d）電化學阻抗譜比較。
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Figure 5.（a）LING-0.2W電極在不同掃速下的CV曲線，（b）不同電流密度下的GCD曲線按，（c）在10 mA/cm2電流密度下進行循環穩定性評估，（d-e）LIG-0.2W和LING-0.2W電極，以及先前報道的儲能裝置的Ragone曲線比較，顯示了能量密度與功率密度。
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該研究工作由西安交通大學Kedian Wang課題組于2019年發表在Carbon期刊上。原文：Laser-induced nitrogen-doped hierarchically porous graphene for advanced electrochemical energy storage（https://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.05.037）
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