Advanced MaterialsVolume 25, Issue 15 p. 2219-2223 Communication Ultralight and Highly Compressible Graphene Aerogels Han Hu, Han Hu Carbon Research Laboratory, Liaoning Key Lab for Energy Materials and Chemical Engineering, State Key Lab of Fine Chemicals, School of Chemical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116023, ChinaSearch for more papers by this authorZongbin Zhao, Corresponding Author Zongbin Zhao zbzhao@dlut.edu.cn Carbon Research Laboratory, Liaoning Key Lab for Energy Materials and Chemical Engineering, State Key Lab of Fine Chemicals, School of Chemical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116023, ChinaCarbon Research Laboratory, Liaoning Key Lab for Energy Materials and Chemical Engineering, State Key Lab of Fine Chemicals, School of Chemical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116023, China.Search for more papers by this authorWubo Wan, Wubo Wan Carbon Research Laboratory, Liaoning Key Lab for Energy Materials and Chemical Engineering, State Key Lab of Fine Chemicals, School of Chemical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116023, ChinaSearch for more papers by this authorYury Gogotsi, Yury Gogotsi Carbon Research Laboratory, Liaoning Key Lab for Energy Materials and Chemical Engineering, State Key Lab of Fine Chemicals, School of Chemical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116023, China Department of Materials Science and Engineering, A. J. Drexel, Nanotechnology Institute, Drexel University, Philadelphia, Pennsylvania 19104, USASearch for more papers by this authorJieshan Qiu, Corresponding Author Jieshan Qiu jqiu@dlut.edu.cn Carbon Research Laboratory, Liaoning Key Lab for Energy Materials and Chemical Engineering, State Key Lab of Fine Chemicals, School of Chemical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116023, ChinaCarbon Research Laboratory, Liaoning Key Lab for Energy Materials and Chemical Engineering, State Key Lab of Fine Chemicals, School of Chemical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116023, China.Search for more papers by this author Han Hu, Han Hu Carbon Research Laboratory, Liaoning Key Lab for Energy Materials and Chemical Engineering, State Key Lab of Fine Chemicals, School of Chemical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116023, ChinaSearch for more papers by this authorZongbin Zhao, Corresponding Author Zongbin Zhao zbzhao@dlut.edu.cn Carbon Research Laboratory, Liaoning Key Lab for Energy Materials and Chemical Engineering, State Key Lab of Fine Chemicals, School of Chemical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116023, ChinaCarbon Research Laboratory, Liaoning Key Lab for Energy Materials and Chemical Engineering, State Key Lab of Fine Chemicals, School of Chemical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116023, China.Search for more papers by this authorWubo Wan, Wubo Wan Carbon Research Laboratory, Liaoning Key Lab for Energy Materials and Chemical Engineering, State Key Lab of Fine Chemicals, School of Chemical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116023, ChinaSearch for more papers by this authorYury Gogotsi, Yury Gogotsi Carbon Research Laboratory, Liaoning Key Lab for Energy Materials and Chemical Engineering, State Key Lab of Fine Chemicals, School of Chemical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116023, China Department of Materials Science and Engineering, A. J. Drexel, Nanotechnology Institute, Drexel University, Philadelphia, Pennsylvania 19104, USASearch for more papers by this authorJieshan Qiu, Corresponding Author Jieshan Qiu jqiu@dlut.edu.cn Carbon Research Laboratory, Liaoning Key Lab for Energy Materials and Chemical Engineering, State Key Lab of Fine Chemicals, School of Chemical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116023, ChinaCarbon Research Laboratory, Liaoning Key Lab for Energy Materials and Chemical Engineering, State Key Lab of Fine Chemicals, School of Chemical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116023, China.Search for more papers by this author First published: 18 February 2013 https://doi.org/10.1002/adma.201204530Citations: 1,142Read the full textAboutPDF ToolsRequest permissionExport citationAdd to favoritesTrack citation ShareShare Give accessShare full text accessShare full-text accessPlease review our Terms and Conditions of Use and check box below to share full-text version of article.I have read and accept the Wiley Online Library Terms and Conditions of UseShareable LinkUse the link below to share a full-text version of this article with your friends and colleagues. Learn more.Copy URL Share a linkShare onFacebookTwitterLinkedInRedditWechat Graphical Abstract Chemically converted graphene aerogels with ultralight density and high compressibility are prepared by diamine-mediated functionalization and assembly, followed by microwave irradiation. The resulting graphene aerogels with density as low as 3 mg cm−3 show excellent resilience and can completely recover after more than 90% compression. The ultralight graphene aerogels possessing high elasticity are promising as compliant and energy-absorbing materials. Citing Literature Supporting Information As a service to our authors and readers, this journal provides supporting information supplied by the authors. Such materials are peer reviewed and may be re-organized for online delivery, but are not copy-edited or typeset. Technical support issues arising from supporting information (other than missing files) should be addressed to the authors. Filename Description adma_201204530_sm_suppl.pdf1.2 MB suppl Please note: The publisher is not responsible for the content or functionality of any supporting information supplied by the authors. Any queries (other than missing content) should be directed to the corresponding author for the article. Volume25, Issue15April 18, 2013Pages 2219-2223 RelatedInformation

Hollow structures with high complexity in shell architecture and composition have attracted tremendous interest because of their great importance for both fundamental studies and practical applications. Herein we report the designed synthesis of novel box-in-box nanocages (NCs) with different shell compositions, namely, Co3O4/NiCo2O4 double-shelled nanocages (DSNCs). Uniform zeolitic imidazolate framework-67/Ni–Co layered double hydroxides yolk-shelled structures are first synthesized and then transformed into Co3O4/NiCo2O4 DSNCs by thermal annealing in air. Importantly, this strategy can be easily extended to prepare other complex DSNCs. When evaluated as electrodes for pseudocapacitors, the Co3O4/NiCo2O4 DSNCs show a high specific capacitance of 972 F g–1 at a current density of 5 A g–1 and excellent stability with 92.5% capacitance retention after 12 000 cycles, superior to that of Co3O4 NCs with simple configuration and Co3O4/Co3O4 DSNCs. Besides, the Co3O4/NiCo2O4 DSNCs also exhibit much better electrocatalytic activity for the oxygen evolution reaction than Co3O4 NCs. The greatly improved electrochemical performance of Co3O4/NiCo2O4 DSNCs demonstrates the importance of rational design and synthesis of hollow structures with higher complexity.

Molybdenum disulfide (MoS2) has received considerable interest for electrochemical energy storage and conversion. In this work, we have designed and synthesized a unique hybrid hollow structure by growing ultrathin MoS2 nanosheets on N-doped carbon shells (denoted as C@MoS2 nanoboxes). The N-doped carbon shells can greatly improve the conductivity of the hybrid structure and effectively prevent the aggregation of MoS2 nanosheets. The ultrathin MoS2 nanosheets could provide more active sites for electrochemical reactions. When evaluated as an anode material for lithium-ion batteries, these C@MoS2 nanoboxes show high specific capacity of around 1000 mAh g(-1), excellent cycling stability up to 200 cycles, and superior rate performance. Moreover, they also show enhanced electrocatalytic activity for the electrochemical hydrogen evolution.

Hierarchical hollow nanostructures with complex shell structures are attractive for efficient storage of electrochemical energy. However, reports on the designed formation of such delicate architectures are rare. Starting from a framework of Co-based zeolitic imidazolate (ZIF-67) nanocubes, we demonstrate a template-engaged formation of double-shelled hollow structures with CoS-nanoparticle-assembled nanoboxes surrounded by outer CoS-nanosheet-constructed shells (denoted as CoS-NP/CoS-NS DSNBs). Delicate manipulation of the template-engaged reaction between ZIF-67 and water leads to the formation of ZIF-67/Co(OH)2-nanosheet yolk-shelled structures, which are then transformed into CoS-NP/CoS-NS DSNBs through the reactions with Na2S. As a result of the unique assembly of subunits with different dimensionalities, the CoS-NP/CoS-NS DSNBs have a high specific surface area, suitable mesopores, and good structural robustness, which contribute to exceptional performance as a battery-type electrode. Moreover, a hybrid supercapacitor is fabricated by using CoS-NP/CoS-NS DSNBs as the positive electrode and activated carbon as the negative electrode. Impressively, these optimized devices can be operated stably in a wide potential range of 1.6 V with greatly enhanced energy density and power capability. The device is stable for 10,000 cycles with a capacitance retention of 88%.

Abstract Lithium–sulfur (Li‐S) batteries have been considered as a promising candidate for next‐generation electrochemical energy‐storage technologies because of their overwhelming advantages in energy density. Suppression of the polysulfide dissolution while maintaining a high sulfur utilization is the main challenge for Li–S batteries. Here, we have designed and synthesized double‐shelled nanocages with two shells of cobalt hydroxide and layered double hydroxides (CH@LDH) as a conceptually new sulfur host for Li–S batteries. Specifically, the hollow CH@LDH polyhedra with complex shell structures not only maximize the advantages of hollow nanostructures for encapsulating a high content of sulfur (75 wt %), but also provide sufficient self‐functionalized surfaces for chemically bonding with polysulfides to suppress their outward dissolution. When evaluated as cathode material for Li–S batteries, the CH@LDH/S composite shows a significantly improved electrochemical performance.

Rationally designed Co nanoparticle-embedded carbon@Co₉S₈ double-shelled nanocages exhibit excellent electrocatalytic performance for the oxygen reduction reaction.

Hierarchical Fe3 O4 hollow spheres constructed by nanosheets are obtained from solvothermally synthesized Fe-glycerate hollow spheres. With the unique structural features, these hierarchical Fe3 O4 hollow spheres exhibit excellent electrochemical lithium-storage performance.

Abstract Hybrid hollow nanostructures with tailored shell architectures are attractive for electrochemical energy storage applications. Starting with metal–organic frameworks (MOFs), we demonstrate a facile formation of hybrid nanoboxes with complex shell architecture where a CoSe‐enriched inner shell is intimately confined within a carbon‐enriched outer shell (denoted as CoSe@carbon nanoboxes). The synthesis is realized through manipulation of the template‐engaged reaction between Co‐based zeolitic imidazolate framework (ZIF‐67) nanocubes and Se powder at elevated temperatures. By virtue of the structural and compositional features, these unique CoSe@carbon nanoboxes manifest excellent lithium‐storage performance in terms of high specific capacity, exceptional rate capability, excellent cycling stability, and high initial Coulombic efficiency.

Rechargeable aluminum-ion batteries (AIBs) are considered as a new generation of large-scale energy-storage devices due to their attractive features of abundant aluminum source, high specific capacity, and high energy density. However, AIBs suffer from a lack of suitable cathode materials with desirable capacity and long-term stability, which severely restricts the practical application of AIBs. Herein, a binder-free and self-standing cobalt sulfide encapsulated in carbon nanotubes is reported as a novel cathode material for AIBs. The resultant new electrode material exhibits not only high discharge capacity (315 mA h g-1 at 100 mA g-1 ) and enhanced rate performance (154 mA h g-1 at 1 A g-1 ), but also extraordinary cycling stability (maintains 87 mA h g-1 after 6000 cycles at 1 A g-1 ). The free-standing feature of the electrode also effectively suppresses the side reactions and material disintegrations in AIBs. The new findings reported here highlight the possibility for designing high-performance cathode materials for scalable and flexible AIBs.

A novel natural drying (ND) strategy for low-cost and simple fabrication of graphene aerogels (GAs) is highlighted. The as-formed NDGAs exhibit ultralarge reversible compressibility (99%) and tunable Poisson's ratio behaviors (-0.30 < ν < 0.46), which suggests promising applications in soft actuators, soft robots, sensors, deformable electronic devices, drug release, thermal insulator, and protective materials.