從機(jī)械運(yùn)動(dòng)中收集能量已被證明是一種較好的策略，可以滿(mǎn)足自供電電子產(chǎn)品的要求。在這里，我們報(bào)道了一種基于石墨烯/銅異質(zhì)結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電極，這種柔軟且穩(wěn)固的電極是通過(guò)電沉積和旋涂工藝制造的，也被用于摩擦電納米發(fā)電機(jī)（TENG）的能量收集。通常，通過(guò)物理剝離制備的石墨烯分散體是通過(guò)旋涂工藝涂敷在基于PDMS的銅納米結(jié)構(gòu)上的。此外，我們提供了電子從石墨烯轉(zhuǎn)移到銅，并引發(fā)氧化銅的還原反應(yīng)的有利證據(jù)。石墨烯的功能是避免銅納米結(jié)構(gòu)的氧化，從而提高了石墨烯/銅異質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性并實(shí)現(xiàn)了其在摩擦電納米發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用。我們闡述了相互作用機(jī)理，包括能壘，金屬功函數(shù)和石墨烯、銅、氧化物之間的電化學(xué)電勢(shì)差。通過(guò)檢測(cè)銅的化學(xué)狀態(tài)隨暴露時(shí)間的變化，來(lái)探測(cè)石墨烯/銅異質(zhì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化的穩(wěn)定性。還通過(guò)考察其用于TENG輸出電氣性能，評(píng)估其適用性。
Figure 1. 滴落在硅片上的石墨烯分散體的SEM圖像：（a）PEG和（b）RGO。 在514.5 nm激光下激發(fā)的石墨烯的拉曼光譜：（c）PEG和（d）RGO，（c）中的插圖顯示了四個(gè)用于擬合PEG的2D峰的Lorentzians函數(shù)。PEG和RGO的XPS精細(xì)譜：（e）C 1s和（f）O 1s。 （g，h）石墨烯/銅異質(zhì)結(jié)構(gòu)的SEM圖像。（i）石墨烯/銅異質(zhì)結(jié)構(gòu)的XPS總譜以及各種元素的原子百分比。（j）石墨烯/銅異質(zhì)結(jié)構(gòu)的表面掃描圖片，包括碳，銅和氧的元素信息。k）G峰的拉曼光譜。l）在電沉積的銅襯底上摻雜石墨烯前后，Cu 2p
3/2結(jié)合能位置的偏移。示意圖說(shuō)明了石墨烯和多晶銅之間的功函數(shù)差異，并展示了從石墨烯到銅的電子轉(zhuǎn)移。
Figure 2. 各個(gè)樣品的Cu 2p
3/2能級(jí)的XPS譜圖：（a-c）剛制備不久；（d–f）暴露于50％R.H.的空氣中1周后；（g–i）暴露于40％R.H.的空氣中1周后。
Figure 3. 頂部修飾有石墨烯或不修飾石墨烯的電沉積銅樣品的C 1s 和O 1s 的XPS譜圖。
Figure 4. （a）本文提出的石墨烯/銅異質(zhì)結(jié)構(gòu)的抗氧化性和脫氧性作用機(jī)制。 （b）
此機(jī)理參涉及到的電子轉(zhuǎn)移過(guò)程和化學(xué)反應(yīng)。
Figure 5. （a）基于皮膚的柔性單電極摩擦電納米發(fā)電機(jī)的示意圖和光學(xué)照片。基于石墨烯/Cu/PDMS的TENG的輸出特性：（b）輸出電壓；（c）電荷轉(zhuǎn)移量。（d）基于石墨烯/ Cu /PDMS的柔性電極的彎曲性能。（e）輸出電壓，電流和功率密度隨外部負(fù)載電阻的變化。（f）LED應(yīng)用：由TENG供電的藍(lán)色LED陣列。（g–i）靈活使用
皮膚基單電極摩擦電納米發(fā)電機(jī)。
本研究于2020年由上海交通大學(xué)的 Zhuoqing Yang 課題組發(fā)表于Nano Energy （https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.104540）
原文：Electron transfer mechanism of graphene/Cu heterostructure for improving the stability of triboelectric nanogenerators
