石墨烯基超级电容器
超级电容和石墨烯的关系
超级电容和石墨烯的关系
超级电容和石墨烯之间有着紧密的关系。
超级电容是一种能够储存大量电能并具备快速充放电特性的电容器。
相比于传统电容器，超级电容的能量密度更高，功率密度更大，同时具有更长的循环寿命和更低的内阻。
这使得超级电容在许多领域具有广泛应用，如电动车辆、可再生能源储存、电子设备等。
石墨烯是由碳原子构成的一种二维晶格结构材料，具有独特的特性。
它是目前已知最强硬的材料之一，同时也具有优异的导电性和导热性，以及超高的比表面积。
由于这些特性，石墨烯已经成为科学研究的热点，并被广泛应用于电子器件、储能材料、传感器等领域。
石墨烯在超级电容中的应用是基于其高导电性和大比表面积的优点。
石墨烯可以作为电极材料，提供更大的表面积来储存电能，并且充放电速度快。
此外，石墨烯还可以用于制备电解质或隔膜材料，改善超级电容的电化学性能和稳定性。
因此，石墨烯作为材料在超级电容器中具有重要的应用潜力，可以提高超级电容的性能和功能。
随着对石墨烯性质和制备技术的深入研究，相信石墨烯在超级电容领域的应用还会进一步扩展。
二氧化钌_石墨烯复合材料超级电容器的性能_邵强
０ 引 言
超级电容器作为一种新型的储能装置，具有寿 命长、能量密度高和可逆性强等特点。随着超级电 容器不断在移动通信、信息技术和航天等领域的应 用 ， ［１－５］ 超级电容器越来越受到人们的关注。 超级 电 容 器 的 电 极 材 料 主 要 有 过 渡 金 属 氧 化 物、碳 材 料 以 及 导 电 聚 合 物 ３ 种。 二 氧 化 钌 （ＲｕＯ２） 是一种典型的金属氧化物 赝 电 容 器 电 极 材 料，它的比电容很高、充放电特征可逆性强，更重 要的是导电 性 能 卓 越。 但 是 ＲｕＯ２ 在 电 化 学 氧 化／ 还原过程中容易发生团聚，内部的颗粒不能完全参 与反应，延缓了反应进程，导致电化学性能大大降 低 。 ［６］ 为了制备低成本、高容量的蓄电池，各 种 导 电材料被应用到制备 ＲｕＯ２ 的复合材料中 ， ［６－１０］ 但 都未能获得 较 大 的 双 电 层 电 容。 石 墨 烯 （ＧＲ） 是 一种具有独特二维结构的新型碳材料，可用于双电 层电容器 。 ［１１－１３］ 利用氧化石墨 （ＧＯ） 化 学 还 原 法 制取的石墨烯不仅具有单层石墨材料柔软多孔的性 能，而且 表 面 含 有 大 量 的 含 氧 基 团 。 ［１４－１６］ 由 于 这 些基团与纳米粒子之间存在较强的化学作用，因此 可以使其 均 匀 地 负 载 在 石 墨 烯 的 表 面 。 ［１７］ 利 用 该 方法 制 备 纳 米 ＲｕＯ２／ＧＲ 复 合 材 料， 不 仅 可 以 使 ＲｕＯ２ 均匀地负载于 石 墨 烯 表 面， 防 止 团 聚 现 象 发 生，充分 显 示 ＲｕＯ２ 的 赝 电 容， 还 可 利 用 间 隔 效 应，减少石墨烯片间的堆积，使复合材料仍具有较 大的表面积，从而获得较高的双电层电容。
石墨烯电池常用型号
石墨烯电池常用型号介绍石墨烯电池是一种基于石墨烯材料的新型电池，具有高能量密度、快速充放电、长寿命等优点。
在石墨烯电池中，常用的型号有以下几种。
型号一：石墨烯锂离子电池石墨烯锂离子电池是目前应用最广泛的石墨烯电池型号之一。
它采用石墨烯作为负极材料，锂离子在充放电过程中在石墨烯表面进行嵌入和脱嵌，实现电能的存储和释放。
石墨烯锂离子电池具有高能量密度、快速充放电、长循环寿命等特点，被广泛应用于移动电子设备、电动车等领域。
特点：•高能量密度：石墨烯具有高比表面积和导电性，能够提供更多的嵌入和脱嵌位点，从而实现更高的能量密度。
•快速充放电：石墨烯结构独特，可以提供更快的离子传输速度，使得充放电过程更加高效快速。
•长循环寿命：石墨烯结构稳定，能够有效抑制锂离子的固相扩散，延长电池的循环寿命。
型号二：石墨烯超级电容器石墨烯超级电容器是一种利用石墨烯材料进行电能存储的装置。
它采用石墨烯作为电极材料，通过离子在石墨烯表面的吸附和解吸来实现电能的存储和释放。
石墨烯超级电容器具有高功率密度、长循环寿命、快速充放电等特点，广泛应用于储能系统、电动车辆等领域。
特点：•高功率密度：石墨烯具有高比表面积和导电性，能够提供更多的吸附位点，从而实现更高的功率密度。
•长循环寿命：石墨烯结构稳定，能够有效抑制电极材料的脱落和损耗，延长电容器的循环寿命。
•快速充放电：石墨烯结构独特，可以提供更快的离子传输速度，使得充放电过程更加高效快速。
型号三：石墨烯锂硫电池石墨烯锂硫电池是一种利用石墨烯材料进行能量存储的电池。
它采用石墨烯作为导电剂和硫材料的载体，通过硫在电极中的化学反应来实现电能的存储和释放。
石墨烯锂硫电池具有高能量密度、长循环寿命、低成本等特点，被广泛应用于电动车辆、储能系统等领域。
特点：•高能量密度：石墨烯具有高比表面积和导电性，能够提供更多的反应界面，从而实现更高的能量密度。
•长循环寿命：石墨烯结构稳定，能够有效抑制硫材料的溶解和损耗，延长电池的循环寿命。
石墨烯超级电容
石墨烯超级电容
鉴于石墨烯的特殊物理性质，它被广泛应用于储能技术之中，特别是超级电容器技术，其中有许多受益于该技术的优势，给电子行业带来了诸多发展机遇。
石墨烯超级电容器技术拥有小体积、高电容、高电压、低损耗和低温度运行等优势，可用于替代锂离子电池，具有广阔的应用前景。
石墨烯超级电容器具有抗湿度和振动强度高的优势，而且能够轻松应对高温和低温环境，是一种非常有用的储能技术。
石墨烯的基本原理是通过锂离子分子在电极层之间的穿梭来进
行电容释放，从而实现超高储能效率，从而达到超高的电能存储容量。
石墨烯超级电容器由离子液体、碳极片、离子导体膜和外壳等构成，它们共同参与电极层之间的穿梭物质的电容释放，从而实现同样的储能效率，它的存储容量比锂离子电池高出数倍。
此外，石墨烯超级电容器也具有可持续性和安全性的优势，它不会对环境造成任何污染，而且其电容释放集中在电极层之间，不会发生火灾和爆炸危险。
这些特性使石墨烯超级电容器变得更加安全可靠。
现在，石墨烯超级电容器已经发展到可以在无人机、汽车、手机、电子设备、电子芯片等领域应用，它为这些领域提供了更安全、更可靠的储能技术，大大降低了成本。
石墨烯超级电容器技术日益成熟，将会在电子行业引发一场革命，成为电子行业今后可持续发展的重要技术支撑。
它能够满足行业对可靠性、安全性和可持续性的高要求，为行业的发展提供了有力支持。
总之，石墨烯超级电容器技术可以有效提高电子行业的安全性、可靠性和可持续性，将成为电子行业未来的战略性技术支撑和发展动力。
《2024年石墨烯的制备及在超级电容器中的应用》范文
《石墨烯的制备及在超级电容器中的应用》篇一一、引言随着科技的进步，纳米材料的应用已经引起了科学界的广泛关注。
在众多纳米材料中，石墨烯因其独特的物理、化学性质，特别是其超高的电导率和极大的比表面积，已成为近年来材料科学领域的研究热点。
本篇论文旨在深入探讨石墨烯的制备方法以及其在超级电容器中的应用。
二、石墨烯的制备石墨烯的制备方法多种多样，常见的包括机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法等。
1. 机械剥离法：此方法主要是通过机械力将石墨薄片剥离成单层或多层石墨烯。
此法虽然可以制备出高质量的石墨烯，但生产效率较低，不适合大规模生产。
2. 化学气相沉积法：此法通过在高温条件下使气体中的碳原子在基底上沉积形成石墨烯。
此法可以制备大面积的石墨烯，但制备过程需要高温和特定的气体环境。
3. 氧化还原法：此法首先通过强酸等化学试剂将天然石墨氧化，形成氧化石墨（GO），然后通过还原GO得到石墨烯。
此法生产效率高，成本低，适合大规模生产。
三、石墨烯在超级电容器中的应用超级电容器是一种具有高能量密度和高功率密度的储能器件，而石墨烯因其独特的物理性质，使其成为超级电容器的理想材料。
1. 石墨烯的电化学性质：石墨烯具有超高的比表面积和良好的导电性，这使其在电化学反应中能够提供更多的活性位点，从而提高电容器的电容量。
2. 石墨烯在超级电容器中的应用：由于石墨烯的优异性能，其被广泛应用于超级电容器的电极材料。
在电极中，石墨烯不仅可以提供大量的电荷传输通道，还可以通过其大比表面积提供更多的电荷存储空间。
此外，石墨烯的优异导电性可以降低电极的内阻，从而提高电容器的充放电速率。
四、结论随着科技的发展，石墨烯的制备技术已经越来越成熟，其在超级电容器中的应用也越来越广泛。
未来，随着对石墨烯性能的深入研究以及制备技术的进一步优化，石墨烯在超级电容器以及其他领域的应用将更加广泛。
同时，我们也需要关注到石墨烯在实际应用中可能面临的问题和挑战，如成本、环境影响等，以期在未来的研究中找到更好的解决方案。
基于石墨烯材料的柔性超级电容器研究_石吉磊
基于石墨烯材料的柔性超级电容器研究石吉磊，杜文城，殷雅侠，郭玉国*，万立骏*中国科学院化学研究所，北京，100190,*Email: ygguo@, wanlijun@随着电子科技的迅速发展，柔性电子器件正逐渐进入人们的生活。
柔性电子器件的实现需要柔性电源的驱动。
因此发展可弯曲，高性能的柔性储能器件变得尤为必要。
超级电容器作为新型的高性能电化学储能器件已经得到广泛研究和应用。
可弯曲甚至可折叠的柔性超级电容器正逐渐成为一个趋势。
石墨烯作为最新形态的碳单质，具有一系列优越的物理化学性能，以及易于制备柔性材料。
因此，石墨烯基材料成为制备柔性储能器件的理想材料。
我们通过简单的水热技术制备了一种3D有序的石墨烯基材料并用于构建柔性超级电容器器件[1]。
所制备的柔性超级电容器器件表现出高的比电容（220F g-1），优良的柔性以及循环稳定性。
弯曲状态下循环10000圈比电容保持率大于80%。
这一优良的电化学性能主要归因于其有序的3D结构有利于离子的快速传输。
此外，该材料的合成过程及柔性电极片的制备均简单、环境友好、具备普适性，不仅可以用于制备超级电容器电极材料也可应用于柔性锂离子电池等领域。
Fig. 1 (a) Nyquist plots of rGO and H-rGO, (b)H-rGO both normal and bending state Cyclic voltammograms at a scan rate of 200 mV s-1 (c), (d) Two H-rGO devices connected in series can power the digital temperature and humidity meter at both normal and bending state. (e) H-rGO 10,000 cycles at a scan rate of 200 mV s-1under bending state.关键词：石墨烯；柔性；超级电容器参考文献[1] Shi J. L.; Du W. C.; Yin Y. X.; Guo Y. G.; Wan L. J., J. Mater. Chem. A, 2014, DOI: 10.1039/C4TA01547A, in press.Graphene-based materials for flexible supercapacitor devices Ji-Lei Shi, Wen-Cheng Du , Ya-Xia Yin, Yu-Guo Guo* and Li-Jun Wan *Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190In our work, a facile hydrothermal reduction of self-assembled 3D graphene oxide (GO) is reported. Binder-free flexible supercapacitor is fabricated using the as-obtained 3D graphene, which exhibits high gravimetric capacitance (up to 220 F g–1) and excellent cycle stability with >80% capacitance retention over 10,000 cycles under bending state.。
高性能石墨烯材料在超级电容器中的应用
高性能石墨烯材料在超级电容器中的应用随着科技的快速发展，人们对储能技术的需求也越来越高。
传统电池的能量密度相对较低，而超级电容器由于具有高能量密度、快速充放电和长寿命等特点，逐渐成为储能技术研究的焦点领域之一。
在超级电容器的研究中，石墨烯材料表现出了令人瞩目的应用潜力，具有了广泛的应用前景。
1. 背景介绍超级电容器是一种以电吸附和电双层电容为储能机制的设备。
它能以高速率吸附和释放电荷，储能效率高，循环寿命长，是现代电子器件和电力系统中理想的储能技术之一。
然而，传统超级电容器的能量密度相对较低，限制了其在实际应用中的推广。
2. 石墨烯材料在超级电容器中的优势石墨烯是一种由碳原子单层构成的二维材料，具有出色的电学、光学、导热和机械性能。
这些特性使得石墨烯成为超级电容器领域的研究热点。
使用石墨烯材料制备的超级电容器相比传统电容器具有以下优势：2.1 高能量密度石墨烯的大表面积和高电导率使得其能够存储更多的电荷。
其高比表面积可以提供更多的吸附位点，从而增加了电荷的储存量。
与此同时，石墨烯的高电导率也能够有效地减少电池内阻，提高能量转化效率。
2.2 快速充放电速度石墨烯的高电导率和低内阻使得超级电容器具有快速充放电的特点。
相比传统超级电容器，石墨烯材料能够更快地吸附和释放电荷，从而实现高速充电和高速放电。
2.3 长循环寿命传统超级电容器的循环寿命较短，会在充放电循环过程中出现性能衰减。
而石墨烯具有出色的力学稳定性和化学稳定性，能够有效地抵抗充放电过程中的机械和化学破坏，从而延长超级电容器的寿命。
3. 石墨烯材料在超级电容器中的应用案例随着对石墨烯材料性能了解的进一步加深，科学家们不断探索石墨烯在超级电容器中的应用。
以下是一些石墨烯材料在超级电容器领域的应用案例：3.1 改进电解液结构石墨烯材料能够通过调控电解液组分和结构，提高电解液的电导率和离子迁移速率。
通过在超级电容器的电解液中添加适量的石墨烯材料，可以有效地提高超级电容器的能量密度和充放电速度。
石墨烯制成的超级电容器将取代电池
俄亥俄州代顿市Nanotek Instruments公司新研制的石墨烯超级电容器，单位质量可储存的能量相当于镍氢电池，打破了世界纪录，而且充电或放电只需要短短几分钟、甚至几秒钟，有望取代电池。
相关研究论文发表在Nano Letter上。
该超级电容器电极的制备采用了石墨烯，混合5%的超级P(一种乙炔黑，作用相当于导电添加剂)和10%的聚四氟乙烯(PTFE)结合剂。
研究人员把产生的悬浮液涂在集电器表面，把硬币大小的电容器安装在隔离箱里。
电解质-电极界面的制备，采用了“Celguard隔膜-3501”，而电解液是一种化学品，叫做EMIMBF4。
该公司对硬币大小超级电容器的测试表明，石墨烯电极的超级电容器的能量密度为85.6 Wh/kg，而镍氢电池和锂离子电池分别为40-100 Wh/kg和120 Wh/kg，这是有史以来基于碳纳米材料的双电层超级电容器所达到的最高值。
研究小组成员还包括来自Angstron材料研究所的科学家，他们正在努力工作以进一步提高超级电容器的能量密度。
电容器电极材料研制方面取得系列进展。
超级电容器是介于传统物理电容器和电池之间的一种新型储能器件，具有绿色环保、充电时间短、使用寿命长和工作温度范围宽等优点，其核心部件是性能优异的电极材料。
石墨烯片（GS），作为一种新型的碳材料，具有良好的导电性和大的比表面积，预计将其作为超级电容器的电极材料具有广阔的应用前景。
但是纯石墨烯表面缺少功能基团导致其很难与其它材料复合或在器件上进行组装，从而限制了其深入应用。
因此，对石墨烯表面进行化学修饰以便于获得各种功能复合材料是当前研究的一个热点。
图1：不同PANi含量的PSS-GS/PANi“纸”电极（左）和PSS-GS与PANi纳米纤维之间的静电吸附示意图（右）图2 ：PSS-GS与二氧化锰在基底上的层层自组装示意图固体润滑国家重点实验室研究人员利用化学修饰后的石墨烯（PSS-GS）与聚苯胺（PANi）纳米纤维之间的静电吸附作用，制备了PSS-GS/PANi 复合材料胶体溶液，然后抽虑成膜得到了柔性的PSS-GS/PANi复合“纸”电极材料。
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氧化石墨还原法
工艺简单 产量较高 成本低廉
8
石墨烯在双电层电容器中的应用
双电层电容器充放电示意图
多孔碳电极结构示意图
A C=ε d
电极材料有效表面积 双电层厚度 介质介电常数
增加电极材料比表面积是提高电容的有效途径
石墨烯在双电层电容器中的应用
KOH活化法制备高比表面石墨烯
BET：3100 m2 g-1
锚定式 包裹式 胶囊式
金属氧化物电极材料 √ 能量密度高 × 功率密度低 •导电性差 × 循环稳定性差 •氧化还原过程 中结构变化
Z. Wu et al. Nano Energy, 2012, 1, 107
三明治式
层状式
混合式
金属氧化物/石墨烯复合材料结构模型
石墨烯在法拉第赝电容器中的应用
单晶Ni(OH)2/石墨烯纳米片
108 m2 g-1
-1-1 281 m2F gg 570 （1mV s-1）
97.9%
20 Wh kg-1
石墨烯与RuO2之间的协同效应
Ru: 38.3 wt%
Z. S. Wu et al. Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 3595
石墨烯表面含氧官能团对RuO2起锚定作 用，抑制RuO2颗粒团聚 锚定于石墨烯表面的RuO2可避免石墨烯 片层堆叠
石墨烯在法拉第赝电容器中的应用
原位聚合法制备石墨烯-聚吡咯复合电极材料
S Bose et al. Nanotechnology, 22 (2011) , 295202
石墨烯在法拉第赝电容器中的应用
原位聚合法制备石墨烯-聚吡咯复合电极材料
PPGNS20 267 F g-1
PPy
137 F g-1
石墨烯可以加速PPy环中α-C或者β-C原子的氧化和去氧化 PPy在石墨烯表面的附着缩短了电解液中离子的扩散迁移路径 石墨烯承担部分PPy氧化还原时的机械变形
主要内容
2007. 01
超级电容器简介
石墨烯在超级电容器中的应用
总结与展望 参考文献
总结与展望
开发单 层石墨烯
√石墨烯理论比
表面积大、电导率 高、机械强度高和 化学稳定性好，是 一种非常有潜力的 超级电容器电极材 料
增强石 墨烯与其 他活性材 料间的协 同作用 制备批 量化和低 成本化
×石墨烯片层易
石墨烯在超级电容器中的应用
总结与展望 参考文献
石墨烯在超级电容器中的应用
康斯坦丁·诺沃肖洛夫
被引用次数：11864 （Nov 2013）
安德烈·海姆
理论比 表面积 大
电导率 高
机械强 度高
化学稳 定性好
石墨烯 很有潜力的超级电容器电极材料
石墨烯在超级电容器中的应用
机械剥离法 外延生长法 化学气相沉积法
6KOH + 2C ↔ 2K + 3H2 + 2K2CO3
包含大量单层石墨烯 形成三维多孔网络
166 F g-1
2400 m2 g-1
Y. Zhu et al. Science 2011, 332, 1537
石墨烯在双电层电容器中的应用
激光划片法制备微型超级电容器
简易 易放大
EI-Kady, MF et al. Nat. Commun. 2013, 4, 1475
13. K.S. Novoselov et al. Science, 2004, 306, 666
谢谢大家!
附录
石墨烯在双电层电容器中的应用
自组装法制备平面超级电容器
堆叠式
平面式
平面结构更加有利于电解质 向电极内部的迁移扩散，有 效提高石墨烯片层的利用率
J. J. Yoo et al. Nano Lett., 2011, 11 , 1423–1427
石墨烯在双电层电容器中的应用
自组装法制备平面超级电容器
石墨烯在双电层电容器中的应用
激光划片法制备微型超级电容器
182 F g-1 (1 A g-1) 96%
高电导率(2.35×103 S m-1) 大比表面积(1500 m2 g-1)和相互交叉的电极结构有助于缩短电解 液中离子的扩散迁移路径
EI-Kady, MF et al. Nat. Commun. 2013, 4, 1475
石墨烯基超级电容器
主要内容
2007.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ01
超级电容器简介
石墨烯在超级电容器中的应用
总结与展望 参考文献
超级电容器简介
传统电容器
功率密度高
超级电容器
充放电速度快 循环寿命长 工作温度范围宽 环境友好
二次电池
能量密度高
超级电容器简介
双电层 电容器 法拉第 赝电容器 不对称 电容器
PANI在GO表面 异相成核 PANI在体相内 均相成核
石墨烯在法拉第赝电容器中的应用
氧化石墨烯-聚苯胺纳米线阵列
PANI-GO 555 F g-1 92% PANI
石墨烯表面的有序且较小直径的PANI纳米线可改善离子传 输，提高PANI的利用率 石墨烯承担部分PANI氧化还原时的机械变形 竖直的PANI纳米线阵列可以灵活的应对应力变化
1.
3. Y. Huang, J. Liang, Y. Chen. Small, 2012, 8, 1805
4. Z. Wu, G. Zhou, Li. Yin, et al. Nano Energy, 2012, 1, 107 5. 6. 7. 8. EI-Kady, MF et al. Science, 2012, 335, 1326 Y. Zhu et al. Science, 2011, 332, 1537 S. Bose et al. Nanotechnology, 22 (2011) , 295202 Q. Cheng et al. Carbon, 2011, 49, 2917
比电容高达1335 F g-1（放电电流：2.8 A g-1） Ni(OH)2纳米片直接生长并锚定于石墨烯表面，二者间的 化学键和范德华力可以加速电子的传递
H. Wang et al. J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 7472
石墨烯在法拉第赝电容器中的应用
石墨烯锚定RuO2•H2O
利用高比表面积 电极和电解质间 形成的界面双电 层电容储存能量
利用快速、高 度可逆的化学吸 附／脱附和氧化 ／还原反应储存 能量
将双电层电容电 极和法拉第赝电 容电极相结合的 新一代超级电容 器
超级电容器简介
能量密度较低
开发高比表面积的电极材料是提高性能的重要途径之一
主要内容
2007. 01
超级电容器简介
发生堆叠，导致其 比表面积下降
主要内容
2007. 01
超级电容器简介
石墨烯在超级电容器中的应用
总结与展望 参考文献
参考文献
EI-Kady, MF et al. Nat. Commun. 2013, 4, 1475 2. Q. Cheng et al. J. Power Sources, 2013, 241, 423
S Bose et al. Nanotechnology, 22 (2011) , 295202
石墨烯在法拉第赝电容器中的应用
氧化石墨烯聚苯胺纳米线阵列
0.05M
0.06M
采用不同浓度的苯胺制备的 PANI-GO的SEM图
J. Xu et al. ACS Nano, 2010, 4, 5019
苯胺浓度与制得PANI-GO 比电容的关系图
J. Xu et al. ACS Nano, 2010, 4, 5019
石墨烯在不对称电容器中的应用
石墨烯在不对称超级电容器中的应用
Graphene/CNT/PANI
正极 • 石墨烯-金属 氧化物 • 石墨烯-导电 聚合物 • ……
• • • •
负极 石墨烯 石墨烯-CNT 石墨烯-AC ……
Q. Cheng et al. Carbon, 2011, 49, 2917; Q. Cheng et al. J. Power Sources, 2013, 241, 423
247 F g-1 (394 μF cm-2)
平 面 式
堆 叠 式
J. J. Yoo et al. Nano Lett., 2011, 11 , 1423–1427
形状
RMGO
堆叠式
(μF cm-2) 140
平面式
(μF cm-2) 394
石墨烯在法拉第赝电容器中的应用
石墨烯与金属氧化物间的协同效应
9. J. J. Yoo et al. Nano Lett., 2011, 11 , 1423–1427
10. H. Wang et al. J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 7472
11. Z. S. Wu et al. Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 3595 12. J. Xu et al. ACS Nano, 2010, 4, 5019