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Tuning quantum capacitance in 2D graphene electrodes: the role of defects and charge carrier concentration

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Autor(es):
Hassan, Ayaz ; Mattioli, Isabela A. A. ; Colombo, Rafael N. P. ; Crespilho, Frank N. N.
Número total de Autores: 4
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C; v. 11, n. 19, p. 5-pg., 2023-04-17.
Resumo

Even though graphene has been intensively applied in electrochemical devices, the effects of oxidation and how the presence of graphene structural defects interferes with the monolayer graphene electrode-aqueous electrolyte interface remains unclear. Here, we investigate the role of structural defects in the quantum capacitance at the interface between a graphene monolayer and the aqueous electrolyte solution, where the graphene was gradually oxidized by a temporal-controlled electrochemical procedure. We show that the quantum capacitance of graphene can be modulated by tuning the electronic properties, which resulted in a three-fold increase from a value of 3.83 mu F cm(-2) for the pristine graphene up to 11.11 mu F cm(-2) for the structurally modified monolayers. A strong correlation is observed between the carrier concentration, density of defects, and quantum capacitance. We suggest that the control of such properties can modulate the performance of graphene-based electrochemical devices according to application. (AU)

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