为满足人们对柔性可穿戴电子产品日益增长的需求，迫切需要发展柔性全固态功率源或能量储存装置。要想实现这一目的，关键在于设计开发出兼具优异储能和机械性质的电极材料。杂原子掺杂石墨烯以及2D层状金属硫化物(LMCs)纳米结构的出现，为高性能电极材料的设计带来了新的契机，但其储能性能(能量密度、循环稳定性等)尚需进一步提高。能否将上述两类材料有效“联姻”或耦合，从而发展出高性能的电极材料，至今仍是材料科学和化学领域极具挑战性的课题。
针对上述问题，王奇和韩敏课题组开展了合作研究，利用可控热转换油胺包裹的SnS2-SnS混相纳米盘前驱物的策略，巧妙地将有机分子的碳化、掺杂、相转换和自组装等重要的物理化学过程集成于一体，首次成功实现了硫掺杂石墨烯(S-G)和SnS杂化纳米片的原位合成与组装，得到了新颖的3D多孔SnS/S-G 杂化纳米建筑(HNAs，如图1所示)。相比传统合成策略，该方法具有简单高效、重现性好、可规模化制备等优点，为延伸和拓展掺杂石墨烯材料在清洁能源、光电和传感等重要技术领域的应用奠定了基础。在三电极体系中以KOH溶液作为电解液，所得3D石墨烯复合材料质量比电容高达642 F g-1 (电流密度为1 A g-1)，远高于近来报道的石墨烯复合物和其他电活性材料(如体相和纳米级的SnS及其复合物、G-Mn3O4纳米棒、G-CoS2、2D CoS1.07/N- C纳米杂化体等)。
随后，进一步研制出了柔性全固态超级电容器器件ASSSCs（如图2所示），展现出优异的电化学储能性能：面积比电容高达2.98 mF cm-2、优异的长程循环稳定性（99% for 10000 cycles）、优秀的柔性和机械稳定性(可反复折叠或弯折1000次以上而性能不变)，优于报道的石墨烯、2D SnSe2和SnSe以及3D GeSe2纳米结构基柔性ASSSCs。
这项工作提出了原位集成和组装2D纳米结构单元来构建3D多孔杂化纳米建筑或骨架材料的新策略，且具备规模化制备的前景，为今后理性设计高性能的杂化电极材料，发展柔性功率源或能量储存装置铺垫了道路。此外，通过优化设计和组合，还有望延伸出其它类型的多功能3D多孔骨架材料，后续工作正在进行之中。
上述工作得到了国家自然科学基金、中科院合肥研究院院长基金特别支持项目的资助。
