Chemically modified graphene and polyaniline (PANI) nanofiber composites were prepared by in situ polymerization of aniline monomer in the presence of graphene oxide under acid conditions. The obtained graphene oxide/PANI composites with different mass ratios were reduced to graphene using hydrazine followed by reoxidation and reprotonation of the reduced PANI to give the graphene/PANI nanocomposites. The morphology, composition, and electronic structure of the composites together with pure polyaniline fibers (PANI-F), graphene oxide (GO), and graphene (GR) were characterized using X-ray diffraction (XRD), solid-state 13C NMR, FT-IR, scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM), thermogravimetric analysis (TGA), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). It was found that the chemically modified graphene and the PANI nanofibers formed a uniform nanocomposite with the PANI fibers absorbed on the graphene surface and/or filled between the graphene sheets. Such uniform structure together with the observed high conductivities afforded high specific capacitance and good cycling stability during the charge−discharge process when used as supercapacitor electrodes. A specific capacitance of as high as 480 F/g at a current density of 0.1 A/g was achieved over a PANI-doped graphene composite. The research data revealed that high specific capacitance and good cycling stability can be achieved either by doping chemically modified graphenes with PANI or by doping the bulky PANIs with graphene/graphene oxide.

Graphene is an emerging carbon material that may soon find practical applications. With its unusual properties, graphene is a potential electrode material for electrochemical energy storage. This article highlights recent research progress in graphene-based materials as supercapacitor electrodes. With a brief description of the working principle of supercapacitors, research progress towards the synthesis and modification of graphene-based materials, including graphene oxide, fullerenes, and carbon nanotubes, is presented. Applications of such materials with desirable properties to meet the specific requirements for the design and configuration of advanced supercapacitor devices are summarized and discussed. Future research trends towards new approaches to the design and synthesis of graphene-based nanostructures and architectures for electrochemical energy storage are proposed.

An asymmetric supercapacitor (ASC) was fabricated using reduced graphene oxide (RGO) sheets modified with ruthenium oxide (RGO–RuO2) or polyaniline (RGO–PANi) as the anode and cathode, respectively. The ASC exhibited a significantly improved capacitive performance in comparison with that of the symmetric supercapacitors fabricated with RGO–RuO2 or RGO–PANi as the electrodes. The improvement was attributed to the broadened potential window in an aqueous electrolyte, leading to an energy density of 26.3 W h kg−1, about two-times higher than that of the symmetrical supercapacitors based on RGO–RuO2 (12.4 W h kg−1) and RGO–PANi (13.9 W h kg−1) electrodes. In addition, a power density of 49.8 kW kg−1 was obtained at an energy density of 6.8 W h kg−1.

The ever-increasing demands for energy and environmental concerns due to burning fossil fuels are the key drivers of today's R&D of innovative energy storage systems. This paper provides an overview of recent research progress in graphene-based materials as electrodes for electrochemical energy storage. Beginning with a brief description of the important properties of single-layer graphene, methods for the preparation of graphene and its derivatives (graphene oxide and reduced graphene oxide) are summarized. Then, graphene-based electrode materials for electrochemical capacitors and lithium-ion batteries are reviewed. The use of graphene for improving the performance of lithium–sulfur and lithium–oxygen batteries is also presented. Future research trend in the development of high-power-density and high-energy-density electrochemical energy storage devices is analysed.

The amine moiety is an important functionality for many applications such as enzyme immobilization on porous solid supports. In this study, mesoporous SBA-15 was functionalized by co-condensation of tetraethoxysilane (TEOS) with organosilane (aminopropyl)triethoxysilane (APTES) in a wide range of molar ratios of APTES:TEOS in the presence of triblock copolymer P123 under acidic synthetic conditions. The functionalized materials were characterized by physical adsorption, CHN elemental analysis, and various spectroscopic techniques. The data of FTIR, elemental analysis, XPS, and solid-state NMR demonstrated the incorporation of amine functional groups on the surface and inside the pore walls of the APTES-functionalized SBA-15 samples. The results of SAXS, N2 adsorption, and TEM showed the effect of APTES present in the initial synthesis mixtures on the formation of SBA-15 mesostructure such as structural ordering, pore size, and surface area. Reasons behind the observed strong adverse effect of APTES on SBA-15 mesostructure were investigated.

A comprehensive study was conducted on mesoporous MCM-41. Spectroscopic examinations demonstrated that three types of silanol groups, i.e., single, (SiO)3Si−OH, hydrogen-bonded, (SiO)3Si−OH-OH−Si(SiO)3, and geminal, (SiO)2Si(OH)2, can be observed. The number of silanol groups/nm2, αOH, as determined by NMR, varies between 2.5 and 3.0 depending on the template-removal methods. All these silanol groups were found to be the active sites for adsorption of pyridine with desorption energies of 91.4 and 52.2 kJ mol-1, respectively. However, only free silanol groups (involving single and geminal silanols) are highly accessible to the silylating agent, chlorotrimethylsilane. Silylation can modify both the physical and chemical properties of MCM-41.

In this work, conducting polymers poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT), polyaniline (PANi), and polypyrrole (PPy) were directly coated on the surface of reduced graphene oxide (RGO) sheets via an in situ polymerization process to prepare conducting-polymer-RGO nanocomposites with different loadings of the conducting polymers. Experiment results showed that ethanol played an important role in achieving a uniform coating of the polymers on RGO sheets. The electrochemical capacitive properties of the composite materials were investigated by using cycle voltammetry and charge/discharge techniques. The composite consisting of RGO and PANi (RGO-PANi) exhibited a specific capacitance of 361 F/g at a current density of 0.3 A/g. The composites consisting of RGO and PPy (RGO-PPy) and PEDOT (RGO-PEDOT) displayed specific capacitances of 248 and 108 F/g, respectively, at the same current density. More than 80% of initial capacitance retained after 1000 charge/discharge cycles, suggesting a good cycling stability of the composite electrodes. The good capacitive performance of the conducting–polymer-RGO composites is contributed to the synergic effect of the two components.

Reduced graphene oxide (RGO) was respectively modified with tin dioxide (SnO2) and titanium dioxide (TiO2) via a direct redox reaction between the graphene oxide (GO) and the reactive cations Sn2+ and Ti3+, forming RGO–SnO2 and RGO–TiO2 composites. During this redox reaction, GO was reduced to RGO while Sn2+ and Ti3+ were oxidized to SnO2 and TiO2, depositing on the surface of the RGO. The composite materials were found to exhibit very interesting photocatalytic properties for degrading Rhodamine B under visible light irradiation. First, their photocatalytic activities were higher than that of P25 (a commercial TiO2 as a benchmark photocatalyst). Second, the reaction mechanism catalyzed by the composite materials was different from that of semiconductor photocatalysis. Characterization data showed that the excellent photocatalytic performance of the composite materials was associated with the good electrical conductivity and effective charge separation because of the presence of RGO. The present work opens up a new avenue to preparing RGO-based composite materials and provides new insights into the photocatalytic degradation of dyes under visible light irradiation.

The oxygen reduction reaction (ORR) is one of the most important electrochemical reactions in energy conversion and storage technologies, such as fuel cells and metal–air batteries.

The discovery of mesoporous molecular sieves, MCM-41, which possesses a regular hexagonal array of uniform pore openings, aroused a worldwide resurgence in this field. This is not only because it has brought about a series of novel mesoporous materials with various compositions which may find applications in catalysis, adsorption, and guest−host chemistry, but also it has opened a new avenue for creating zeotype materials. This paper presents a comprehensive overview of recent advances in the field of MCM-41. Beginning with the chemistry of surfactant/silicate solutions, progresses made in design and synthesis, characterization, and physicochemical property evaluation of MCM-41 are enumerated. Proposed formation mechanisms are presented, discussed, and identified. Potential applications are reviewed and projected. More than 100 references are cited.