水热法制备还原氧化石墨烯担载Ni(OH)_2纳米带复合材料及其电容特性

以氧化石墨烯溶液和硝酸镍为原料,采用一步水热法制备了Ni(OH)_2/还原氧化石墨烯(Ni(OH)_2@RGO)复合材料。在Ni(OH)_2/还原氧化石墨烯的研究中,两组分间的配比对复合物的形貌和电化学活性具有显著的影响。在最佳配比下(RGO含量26.7%),Ni(OH)2以纳米带形式担载于石墨烯片相互搭接成的三维网络结构中,从而可暴露更多的活性位点和有效比表面积,利于展现更好的电化学性能。该复合材料用作超级电容器电极材料时,展现了高的比电容(在1 A·g~(-1)下的比电容高达1 804 F·g~(-1)),良好的倍率性能(在25 A·g~(-1)下比电容保持率仍在46%以上),以及优异的循环稳定性(在2 A·g~(-1)下循环2 000次的电容保持率为90.3%)。     

聚苯胺-炭微球复合材料的制备及其电化学性能（英文）

通过电化学沉积法制备得到聚苯胺/炭微球(PANI/CMS)复合电极材料,通过场发射扫描电子显微镜和红外光谱对PANI/CMS复合材料进行形貌和结构表征。并采用循环伏安、恒电流充放电、电化学阻抗谱及循环寿命测试等技术考察其电化学行为。结果表明:PANI均匀包覆于CMSs表面;在电流密度为1 A·g~(-1)时,复合材料的比电容达到206 F·g~(-1);PANI/CM S复合材料表现出优异的电化学稳定性。说明PANI/CMS复合材料有望作为电极材料用于超级电容器。     

钠离子电池TiO_2/还原氧化石墨烯负极材料的制备及储钠性能

由于钠离子半径比锂离子半径大70%,使得钠离子在石墨电极材料中脱嵌较困难,需要对石墨负极材料进行改性。以天然石墨为原料,采用Hummers法制备氧化石墨烯;在此基础上以钛酸丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备了TiO_2前驱体/氧化石墨烯(TiO_2/GO)复合材料,通过热处理获得锐钛矿型TiO_2/还原氧化石墨烯(TiO_2/RGO)复合材料。电化学测试结果表明:TiO_2含量为15wt%的TiO_2/RGO复合材料在电流密度为20mA·g~(-1)下的首次放电比容量为74.08mAh·g~(-1),随着循环次数的增加,放电比容量逐渐增大,循环50次后达109.10mAh·g~(-1);充放电效率也呈现出逐渐增大的趋势,循环50次后达65.59%。而纯还原氧化石墨烯首次放电比容量为41.43mAh·g~(-1),循环50次后仅为20.47mAh·g~(-1)。     

用于超级电容器的高性能石墨烯/CoMoO4复合电极

高性能超级电容器电极材料的开发对于缓解当前的能源危机势在必行,设计和优化混合过渡金属氧化物并研究电化学性能和循环寿命对于超级电容器的实际应用至关重要。在已开发的混合过渡金属氧化物中,由于电活性材料的导电率差并且与电解质的接触受限制,大大限制了所制备电极的电化学性能。我们在本文中提出了一种合成石墨烯/CoMoO_4纳米片的有利设计,使活性材料均匀生长在三维石墨烯泡沫的网状骨架上,充分提高了活性材料的利用率,其独特的结构也增加了电活性材料与电解质界面之间的接触,使赝电容反应充分发生。由于石墨烯的高电子传输速率和CoMoO_4纳米片的高活性,三维复合电极具有出色的电化学性能,具有相对较高的面积比电容(在1 mA cm~(-2)下为2 737 mF cm~(-2))和出色的循环稳定性(在10 mA cm~(-2)下进行4000次循环后,保留原始比电容的81.76%)。这些出色的结果表明,石墨烯/CoMoO_4纳米片复合材料具有巨大的潜力,可作为高性能超级电容器的电极材料。     

NiS2/三维多孔石墨烯复合材料作为超级电容器电极材料的电化学性能

选用合适的软模板,通过简便的一步溶剂热法成功制备了NiS₂/三维多孔石墨烯（3D rGO）复合材料。利用FESEM、TEM、XPS和电化学工作站对样品的表面形貌、元素价态和电化学性能进行表征。结果表明:制备的NiS₂/3D rGO复合材料存在石墨烯三维堆叠的孔道结构,且具备较大的比表面积,为57.51 m2g-1。电化学测试表明,在1 Ag-1的电流密度下NiS₂/3D rGO复合材料的比电容高达1 116.7 Fg-1,而且当电流密度增加到5 Ag-1时NiS₂/3D rGO复合材料的比电容为832.2 Fg-1,比电容保持率为1 Ag-1时的74.5%。在4 Ag-1电流密度下,经过1 000次循环后,NiS₂/3D rGO复合材料的比电容仍能保持91.2%。因此,NiS₂/3D rGO复合材料可作为一种理想的超级电容器电极材料。      

三维石墨烯/苯胺-吡咯共聚复合物的制备及其超级电容性能

以制备的氧化石墨凝胶和苯胺-吡咯共聚物为原料,将二者进行混合超声分散,再以其混合分散液为前驱体,采用一步水热法制得三维石墨烯/苯胺-吡咯共聚复合物(3DAP)。利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电化学测试等研究了复合物的结构、形貌及电化学性能。结果表明:3DAP拥有丰富的三维多孔网状结构,并且颗粒状的苯胺-吡咯共聚物能够均匀地分布于孔隙间;作为电极材料,该复合物在0.5A·g~(-1)电流密度下比电容可达628.5F·g~(-1),即使在大电流密度(20A·g~(-1))条件下仍可高达384F·g~(-1),且在1A·g~(-1)电流密度下经过1 000次的充放电循环后比容量保持率高达86.1%,表现出良好的倍率特性和循环稳定性,其超级电容性能远优于单纯的石墨烯以及苯胺-吡咯共聚物。     

3-氨基三乙氧基硅烷偶联剂修饰Si基高性能锂离子电池负极材料

为了提高硅碳复合材料中硅的使用效率,使用3-氨基三乙氧基硅烷偶联剂(3-APTS)对硅纳米颗粒进行表面修饰,制备了3-APTS-Si@C/G复合材料。采用SEM、TEM、FT-IR、TGA、Raman等对材料微观形貌、结构及组分进行表征。结果表明,3-APTS对硅纳米颗粒有良好的分散作用,没有发现明显的硅颗粒团聚现象。3-APTS-Si@C/G复合材料呈现yolk-shell结构,其作为锂离子电池负极材料表现出优异的电化学性能。在100 m A·g~(-1)的电流密度下,首次可逆容量为1 699 m Ah·g~(-1),50次循环后可逆容量为913 m Ah·g~(-1),35次循环后容量保持率为99.6%,明显高于Si@C/G复合材料(首次可逆比容量为652.9 m Ah·g~(-1),50次循环之后可逆比容量为541 m Ah·g~(-1))。当电流密度达到1 500 m A·g~(-1)时,其可逆容量可达到480 m Ah·g~(-1)。     

Ni-BTC/RGO复合材料的制备及其电化学性能EI北大核心CSCD

为了制备价格低廉且比电容高、循环稳定性好的电容器材料,采用电化学法合成石墨烯基含镍金属有机骨架材料Ni-BTC/RGO,研究含镍金属有机骨架材料Ni-BTC的合成条件以及Ni-BTC/RGO的电化学性能。对不同条件下的系列Ni-BTC材料进行XRD分析,并对Ni-BTC,RGO和Ni-BTC/RGO进行SEM测试、循环伏安测试和恒电流充放电测试。结果表明:工作电压为6 V、反应时间为3 h、反应体系温度为35℃是Ni-BTC的最佳合成条件;Ni-BTC和RGO成功复合且RGO对Ni-BTC的结构并未产生影响;复合材料主要表现赝电容电化学行为。在0.5 A·g^(-1)电流密度下,Ni-BTC/RGO的比电容为468.72 F·g^(-1),功率密度为0.249 W·g^(-1);在1.0 A·g^(-1)电流密度下循环500周次以后,比电容保留率为50.08%。     

一步法制备三维还原氧化石墨烯/NiO超级电容器电极材料及其性能研究

本研究以氧化石墨烯分散液(GO)和硝酸镍(Ni(NO₃)₂·6H₂O)为前驱体, 通过一步水热法制备自支撑三维还原氧化石墨烯/NiO复合电极材料(3D rGO/NiO)。用XRD和SEM等分析结果表明, 纳米NiO颗粒均匀分散在三维多孔石墨烯表面。当GO与Ni(NO₃)₂·6H₂O质量比为1 : 4时, 3D rGO/NiO在电流密度为1 A·g^-1 下比电容可达1208.8 F·g^-1; 当电流密度从0.2 A·g^-1增加到10 A·g^-1时, 复合电极材料电容保持率高于72.6%; 在电流密度为10 A·g^-1下进行恒流充放电循环测试10000次后, 其比电容仍然保持为初始比电容的93%, 表明该复合电极材料具有良好的倍率性能和循环稳定性能。3D rGO/NiO复合电极材料具有比纯NiO或rGO更优异的电化学性能。     

三维(3D)石墨烯-聚苯胺复合材料在超级电容器中的研究进展

聚苯胺(PANI)具有高导电率、高比电容、快速的掺杂-脱掺杂能力和原料经济易得等特性,但是作为电极材料进行循环充放电时易发生材料的形变,循环稳定性差。三维(3D)石墨烯具有比表面积大、电子迁移速率高、透光性和柔韧性好、机械性能稳定等特点。将两者进行三维结构设计以提高复合材料的电化学性能是目前研究的热点。介绍了3D石墨烯材料的制备方法,并综述了3D石墨烯-聚苯胺复合材料的制备方法及在超级电容器电极材料中的应用现状,对其存在的问题和未来发展方向进行了展望。     

石墨烯的种类对剑麻纳米纤维素/石墨烯/聚苯胺复合材料电化学性能的影响

基于绿色可再生的剑麻纳米纤维素,采用超声分散方法制备剑麻纳米纤维素/石墨烯(CNF/G)分散液,通过机械共混法制备剑麻纳米纤维素/石墨烯/聚苯胺(CNF/G/PANI)复合材料,采用红外光谱、X射线衍射、拉曼光谱和扫描电镜对复合材料的结构和形态进行表征,采用循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等方法研究材料的电化学性能,侧重研究石墨烯的种类对CNF/G/PANI复合材料电化学性能及结构的影响。结果表明,加入石墨烯纳米片(GNS),聚苯胺(PANI)和剑麻纳米纤维素(CNF)穿插于GNS中,产生较多的孔洞,复合材料的比电容最高值达到322.25 F/g,内阻仅为0.77Ω,在5 A/g的电流密度下,循环充放电1000次,复合材料的电容保持率达到76.92%。     

NiCo_2O_4微球的制备及其电化学性能

通过简单的水热法以及后续热处理,成功合成介孔NiCo_2O_4微球。利用FESEM、TEM、XPS和电化学工作站对样品的表面形貌、元素价态和电化学性能进行表征。结果表明:合成的NiCo_2O_4拥有丰富的多孔纳米针状结构,表现出较高的比表面积。由于这种三维多孔纳米结构,当NiCo_2O_4微球作为电极材料时,展现出优异的电容特性,在1A·g-1的电流密度下比电容高达1 554F·g-1,而且当电流密度增加到20A·g-1时,电容保持率为87.5%。另外,在5A·g-1的电流密度下,经过2 000次的充放电循环后,比电容仍能保持初始电容的90.4%。良好的电化学性能表明,NiCo_2O_4微球是一种理想的超级电容器电极材料。     

Reduced graphene oxide supersonically sprayed on wearable fabric and decorated with iron oxide for supercapacitor applications

We demonstrate the fabrication of wearable supercapacitor electrodes.The electrodes were applied to wearable fabric by supersonically spraying the fabric with reduced graphene oxide(rGO)followed by decoration with iron oxide(Fe2O3)nanoparticles via a hydrothermal process.The integration of iron oxide with rGO flakes on wearable fabric demonstrates immense potential for applications in high-energy-storage devices.The synergetic impact of the intermingled rGO flakes and Fe2O3 nanoparticles enhances the charge transport within the composite electrode,ultimately improving the overall electrochemical performance.Taking advantage of the porous nature of the fabric,electrolyte diffusion into the active rGO and Fe2O3 materials was significantly enhanced and subsequently increased the electrochemical interfacial activities.The effect of the Fe2O3 concentration on the overall electrochemical performance was investigated.The optimal composition yields a specific capacitance of 360 F g-1 at a current density of 1A g-1 with a capacitance retention rate of 89％after 8500 galvanostatic cycles,confirming the long-term stability of the Fe2O3/rGO fabric electrode.     

纤维素纳米纤丝-还原氧化石墨烯/聚苯胺气凝胶柔性电极复合材料的制备与性能

利用高长径比的纤维素纳米纤丝（CNF）与片层结构的氧化石墨烯（GO）形成的CNF-GO复合水凝胶经抗坏血酸还原制备出CNF-还原氧化石墨烯（rGO）复合水凝胶材料。通过冷冻干燥法得到CNF-rGO复合气凝胶,并进一步通过苯胺单体在CNF-rGO复合气凝胶的孔道内原位聚合制备出CNF-rGO/聚苯胺（PANI）气凝胶柔性电极复合材料。研究了不同苯胺、CNF和GO的质量比对CNF-rGO/PANI气凝胶柔性电极复合材料的结构形貌和电化学性能的影响。结果表明,苯胺原位聚合后所得CNF-rGO/PANI复合气凝胶仍具有紧密的三维多孔网络结构。与rGO/PANI气凝胶电极复合材料相比,CNF-rGO/PANI气凝胶电极复合材料具有更理想的电容行为。当CNF与GO质量比为60∶40,PANI添加量为0.1 mol时,CNF-rGO/PANI气凝胶电极复合材料比电容可达85.9 Fg-1,且其电化学性能几乎不受弯曲程度的影响,展现出了良好的柔韧性和电化学性能。      

石墨烯包覆分子筛复合电极材料的制备及其性能研究

以4A分子筛(4A)和改进Hummers法制备的氧化石墨烯凝胶(GO)为原料, 按一定质量比进行混合超声分散, 以混合分散液为前驱体煅烧制备了氧化还原石墨烯(RGO)包覆的三维复合4A/RGO电极材料。采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、孔径分析、扫描电子显微镜(SEM)和电化学测试等方法研究了复合材料的结构、形貌及超级电容性能。测试结果表明, 4A均匀地穿插在RGO片层中, 阻止了RGO片层之间相互堆积, 而RGO片层之间相互链接, 形成三维空间导电网络, 提高了复合电极材料的导电性。当GO与4A质量比为1:6时, 复合材料在4 A/g电流密度下比电容可达450 F/g, 在此电流密度下循环800次后, 其比容量保持率为85.7%, 表现出良好的倍率性能和循环稳定性。该4A/RGO复合电极材料超级电容性能优于纯4A或RGO, 可归因于4A和RGO之间的协同效应。     

Chemical adsorption of NiO nanostructures on nickel foam-graphene for supercapacitor applications

Few-layer graphene was synthesized on a nickel foam template by chemical vapor deposition. The resulting three-dimensional (3D) graphene was loaded with nickel oxide nanostructures using the successive ionic layer adsorption and reaction technique. The composites were characterized and investigated as electrode material for supercapacitors. Raman spectroscopy measurements on the sample revealed that the 3D graphene consisted of mostly few layers, while X-ray diffractometry and scanning electron microscopy revealed the presence of nickel oxide. The electrochemical properties were investigated using cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy, and potentiostatic charge–discharge in aqueous KOH electrolyte. The novelty of this study is the use of the 3D porous cell structure of the nickel foam which allows for the growth of highly conductive graphene and subsequently provides support for uniform adsorption of the NiO onto the graphene. The NF-G/NiO electrode material showed excellent properties as a pseudocapacitive device with a high-specific capacitance value of 783 F g^?1 at a scan rate of 2 mV s^?1. The device also exhibited excellent cycle stability, with 84 % retention of the initial capacitance after 1000 cycles. The results demonstrate that composites made using 3D graphene are versatile and show considerable promise as electrode materials for supercapacitor applications.     

石墨烯/CuO锂离子电池负极材料的研究进展

石墨烯作为一种锂离子电池负极材料表现出优异的电化学性能,但石墨烯在充放电过程中容易团聚,导致其容量衰减特别快。而金属氧化物在充放电过程中体积膨胀大,因此其容量衰减也非常快;另外,金属氧化物的电导率低,导致其倍率性能差。将金属氧化物与石墨烯复合,两者性能互补,石墨烯可提高复合材料的电导率,缓解金属氧化物在充放电过程中的体积效应;金属氧化物可提高复合材料的储锂容量,并能阻止石墨烯在充放电过程中团聚。本文介绍了石墨烯/CuO锂离子电池负极材料的制备方法,分析了石墨烯与氧化铜及其复合材料的储锂机制,展望了石墨烯/CuO锂离子电池负极材料的应用前景,并指出了当前研究中存在的问题。