石墨烯/棉针织复合电极的制备及性能

利用液相剥离法制备石墨烯分散液,以纯棉针织物为基底,采用电化学沉积法在不同电沉积时间下制备石墨烯/棉针织复合电极材料。通过扫描电镜(SEM)表征电极的微观结构,并结合循环伏安测试(CV)、恒流充放电测试(GCD)以及电化学阻抗测试(EIS)对电极材料进行电化学性能研究。结果表明,该复合电极材料比电容的大小与石墨烯在织物表面的含量以及分布状态有关,当电沉积时间为90 min时,石墨烯/棉针织复合电极比电容达62.19 F/g,电荷转移电阻为12.08Ω,经过1 000次循环充放电后电容保持率仍然可达89.2%。此外,该电极在弯曲折叠测试中,比电容无明显变化,表现出稳定的电化学性能。     

石墨烯-棉针织物电极材料的制备及其性能

为使石墨烯与织物更好地结合制备可折叠、电化学性能良好的柔性超级电容器,以乙醇和N,N-二甲基甲酰胺作为溶剂,鳞片石墨为溶质,通过液相剥离法制备石墨烯溶液,再采用电化学沉积法将石墨烯负载到棉针织物表面。借助场发射扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱仪对棉针织物及柔性电极的表面形貌、元素含量及结构进行表征。结果表明:织物表面负载的石墨烯层数较少,且团聚现象不明显,采用电化学沉积法可成功地将石墨烯负载在棉织物上;当电沉积时间为90 min时,石墨烯-棉针织物电极材料的比电容为464.3 F/g,等效串联电阻为10.45 Ω,表现出良好的电容性、导电性、循环性能和柔韧性。     

二氧化锰/石墨烯/棉织物复合电极的制备及其电化学性能

为研究并增强柔性织物电极的电化学性能,采用改进Hummers法制备得到高浓度氧化石墨烯水溶胶,并通过干涂层法将氧化石墨烯涂覆于棉织物表面,经化学-微波两步还原法还原氧化石墨烯,制备了石墨烯/棉织物。进一步采用电化学沉积法将二氧化锰沉积在石墨烯/棉织物上,得到二氧化锰/石墨烯/棉织物复合电极材料。借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪和红外光谱仪对复合电极材料的形貌和结构进行表征。研究结果表明:复合电极材料在0.25 A/g的电流密度下比电容达到490 F/g,1 000次电容放电后电容保持在95.5%,能量密度达到17.01 W·h /kg。     

NiCo2S4/石墨烯/棉织物复合柔性电极的制备及性能

利用水热法制备NiCo₂S₄/石墨烯/棉织物复合柔性电极材料。采用SEM和XRD表征其微观结构,并对其电化学性能进行测试。结果表明,NiCo₂S₄/石墨烯/棉织物复合柔性电极的比电容可达189.6 F/g（0.25 mA/cm²）。复合电极在经过2 000次循环充放电及500次折叠后,电容保留率分别为63.6%、83.1%,展现出优良的循环稳定性和柔软性。     

酸掺杂聚苯胺电极材料的制备及其电化学性能研究

本研究以苯胺为单体,过硫酸铵为氧化剂,植酸为掺杂酸,与木质素磺酸盐进行化学聚合,通过原位化学氧化法合成了电子传导能力良好和电容性能优异的木质素磺酸盐/聚苯胺（LS/PANI）电极材料,采用场发射扫描电子显微镜（FESEM）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）和比表面积及孔径分析仪（BET）对LS/PANI电极材料进行分析表征;运用循环伏安、充放电、电化学阻抗等测试LS/PANI电极材料电化学性能。结果表明,LS/PANI电极材料具有良好的电容性能和较好的循环稳定性;在充放电0.5 A/g的电流密度下比电容可以达到509.3 F/g,在充放电电流密度为10 A/g时,循环5 000次后仍能保留63.23%的电容。     

碳量子点/石墨烯/棉织物柔性电极的制备

采用两步水热法制备碳量子点/石墨烯/棉织物柔性电极,结合SEM、XRD和电化学测试等多种表征手段对其微观结构与电化学性能进行研究.结果表明,碳量子点/石墨烯/棉织物柔性电极能在保持其高柔性基础上,表现出良好的充放电循环稳定性,为高性能柔性电极材料的研制提供了稳定的基底材料.     

聚苯胺/Ti3C2Tx/碳纳米管复合纤维电极的制备及其性能

为制备电化学性能优异的一维纤维超级电容器,利用碳纳米管(CNT)的液晶态性质和MXene(Ti₃C₂T_x)材料的电化学性能协同制备复合纤维作为电极基体,运用简单可控的电化学沉积方法在纤维表面沉积聚苯胺(PANI)制备复合纤维电极。对纤维进行微观形貌表征和电化学性能测试,获得最佳沉积时间的电极并组装纤维超级电容器。研究表明:当沉积5 min时,在5 mV/s的扫描速度下PANI/Ti₃C₂T_x/CNT纤维电极表现出最大的体积比电容,为113.92 F/cm³;在0.1 A/cm³的电流密度下证明其组装的超级电容器比电容可达65.4 F/cm³,同时在0.8 A/cm³电流密度下循环5 000次后,比电容保持率为79%,具有良好的稳定性。     

石墨烯/聚吡咯/棉纱线电极的制备和性能研究

柔性超级电容器对电极材料的导电性和电容性具有较高的要求。为提高纱线电极的导电性和电容性,以棉纱线、氧化石墨烯(GO)、吡咯(Py)为原料,采用化学还原法和原位化学聚合法,制备石墨烯(rGO)/聚吡咯(PPy)/棉纱线电极。观察聚合前后电极材料的表面形貌,测试聚合前后电极材料的电阻和电化学性能,结果显示:PPy颗粒包覆在rGO/棉纱线表面;rGO/PPy/棉纱线电极单位长度的电阻降到373Ω/cm;当电流密度为105.00mA/cm~3时,rGO/PPy/棉纱线电极体积比电容为27.63F/cm~3,电化学性能明显好于未加入PPy的rGO/棉纱线电极的性能。PPy的引入有利于改善rGO/棉纱线电极的导电性和电容性,适用于制备柔性超级电容器的电极材料。     

石墨烯/MnO2/纳米纤维素柔性电极材料的制备及其性能研究

本研究采用真空抽滤的方法复合纳米纤维素、石墨烯和MnO₂,制备石墨烯/MnO₂/纳米纤维素柔性电极材料,探讨了在三者不同配比、不同电化学扫描速率和不同电流密度下对柔性电极材料性能的影响。结果表明,随着扫描速率的增加,材料的比电容逐渐下降,当扫描速率为10 mV/s时,材料（m(纳米纤维素) : m(石墨烯) : m(MnO₂)=3∶5∶2）的比电容达117.5 F/g,当扫描速率为90 mV/s时,比电容降至40.4 F/g;随着电流密度的增大,材料的比电容逐渐下降,当电流密度为0.5 A/g时,材料(m(纳米纤维素) : m(石墨烯) : m(MnO₂)=3∶3∶4）的比电容达112.5 F/g,当电流密度为1 A/g时,比电容降为20.5 F/g;随着石墨烯的减少,材料面电阻增大,当石墨烯配比为50%时,面电阻为15.60 Ω/□,当石墨烯配比为30%时,面电阻增至47.20 Ω/□;材料(m(纳米纤维素) : m(石墨烯) : m(MnO₂)=3∶3∶4）循环充放电1次后,比电容为112.5 F/g,循环充放电100次后,比电容为90.9 F/g,表现出良好的充放电及循环使用性能。纳米纤维素对柔性电极材料的力学性能有极大影响,当纳米纤维素与石墨烯质量比为5∶5时,石墨烯/纳米纤维素柔性电极材料弹性模量达2184 MPa。     

RGO/CNTs/CNF柔性电极的制备及表征

本研究以纤维素纳米纤丝（CNF）为基底,氧化石墨烯（GO）、碳纳米管（CNTs）为活性物质,通过机械共混结合真空抽滤制备了GO/CNTs/CNF薄膜,经氢碘酸还原制得还原氧化石墨烯（RGO）/CNTs/CNF柔性电极材料（简称RCC电极）,并探讨了GO含量对RCC电极电化学性能的影响。结果表明,CNF能良好地分散GO和CNTs,氢碘酸能够有效地将GO还原为RGO,且随着GO含量的增加,RCC电极的电化学性能更优。当GO含量为30%时,在1 A/g的电流密度下,RCC电极的质量比电容为129.7 F/g,经过1000次充放电循环测试后,电容保留率仍维持在96.15%左右。     

柔性石墨烯/聚苯胺复合纤维的制备及电化学性能

为了开发柔性石墨烯基功能复合纤维材料,分别制备了氧化石墨烯和盐酸掺杂聚苯胺,将两者混合后利用湿法纺丝制备了氧化石墨烯/聚苯胺复合纤维,并通过化学还原得到石墨烯/聚苯胺复合纤维。对所制备的复合纤维结构、力学性能及电化学性能进行了表征和测试分析。结果表明,所制备的石墨烯基复合纤维由石墨烯片堆叠的蜂窝状框架和包裹的聚苯胺颗粒构成,氧化石墨烯/聚苯胺复合纤维断裂伸长率高达14.92%,还原后仍可保持在5.57%,断裂强度为25.55 MPa,其比电容可达72.95 mF/cm 2。说明复合纤维具有良好的柔韧性和优异的电化学性能,为其在柔性电极、智能可穿戴方面提供了开发应用的潜力。     

医用口罩熔喷非织造布电极的制备及其电化学性能

为实现废弃医用口罩在储能领域中的高值化应用,采用镀银和涂炭方法对一次性医用口罩的中间层熔喷非织造布表面进行处理制备双电层电极,最后组装成超级电容器器件。分别采用循环伏安法、恒电流充放电法和交流阻抗法测试熔喷非织造布电极和所组成器件的电化学性能。结果表明:当电流密度为1 A/g时,所得电极比电容可达298 F/g,在电流密度为20 A/g下其比电容为224 F/g,展现出较高的倍率性能(75%),电极的电荷转移内阻和等效串联内阻分别为0.86和0.15 Ω;在功率密度为125 W/kg下,超级电容器器件的能量密度达到9.7 W·h/kg,此外经过10 000次充放电后,器件的比电容保持率高达99.8%,展现出优异的循环稳定性。     

碳纳米管/Ni/聚苯胺纤维状超级电容器的制备及其电化学性能

为提高纤维状超级电容器的电容性能,将碳纳米管(CNT)纤维进行阳极氧化预处理、金属化处理和电沉积聚苯胺后得到不同的电极材料,分别将CNT、CNT/聚苯胺(CNT-PANI)、CNT/阳极氧化/聚苯胺(CNT-O-PANI)、CNT/阳极氧化/金属化/聚苯胺(CNT-O-Ni-PANI)这4种电极材料组装纤维状超级电容器,并对其结构和电化学性能进行研究。结果表明：经过阳极氧化和金属化处理后,聚苯胺均匀、紧密地分散在碳纳米管纤维表面,并且无团聚、结块等现象;CNT-O-Ni-PANI电极材料制备的超级电容器具有优异的储能性能,其比电容和能量密度远高于其他3种电极材料;在1 A/g的电流密度下,其比电容和能量密度分别为357.8 F/g和178.9 W·h/kg;在10 mV/s的扫速下,其比电容高达1 246.3 F/g;采用CNT-O-Ni-PANI所制备的超级电容器稳定性能较好,在5 A/g的电流密度下,经过10 000次恒流充放电循环后,其电容保持率仍高达99.7%。     

石墨烯复合材料在电化学检测食品中亚硝酸盐的研究进展

亚硝酸盐是一种常见的食品添加剂,过量的亚硝酸盐可与人体内的氨基化合物反应形成强致癌物亚硝胺化合物,因此对亚硝酸盐的检测极其必要。与其他传统检测方法相比,电化学法具有仪器简单、操作方便、分析快速和灵敏度高等优点。石墨烯具有电化学窗口宽、电化学稳定性好、电催化活性高和电子转移速率快等电化学特性,故石墨烯及其复合材料是用于检测亚硝酸盐电化学传感器的理想电极修饰材料。石墨烯与其他功能材料复合能进一步改善其可分散与可加工性能,提高修饰电极的电催化活性和检测选择性。本文综述了纳米金属粒子/石墨烯、金属复合物/石墨烯、纳米金属氧化物粒子/石墨烯、高分子纳米材料/石墨烯、非金属纳米材料/石墨烯等复合石墨烯材料修饰电极在电化学法检测亚硝酸盐方面的研究进展,并重点阐述了相关设计思路与电极反应机理,深入分析比较了不同复合材料修饰电化学传感器的检测效果,从而说明采用基于石墨烯复合材料修饰电极电化学检测亚硝酸盐更具优势。最后讨论了石墨烯复合材料修饰电极的不足,展望了其在食品中亚硝酸盐检测的应用前景和未来发展方向。     

Preparation and Characterization of Co3O4/Graphene/Cellulose Nanofiber Composite Films

Nanocellulose has served as an eye-catching nanomaterial for constructing advanced functional devices with renewability, light weight, flexibility, and environmental friendliness. In this study, Co₃O₄/graphene/cellulose nanofiber (CNF) flexible composite films, in which the CNF acted as a spacer for the graphene, were prepared via a facile and scalable vacuum filtration method. The effects of the CNF on the microstructure, hydrophilicity, thermal stability, tensile strength, surface resistance, and electrochemical performance of the Co₃O₄/graphene/CNF composite films were systematically investigated. The results showed that the synergistic interaction of the CNF and graphene substantially improved the overall properties of the Co₃O₄/graphene/CNF composite films, particularly their hydrophilicity and tensile strength. Meanwhile, Co₃O₄/graphene/CNF composite films with a CNF content of 4% appeared to have the optimal electrochemical performance, with an area specific capacitance of 56 mF/cm² and prominent capacitance retention of 95.6% at a current density of 1 A/g after 1000 cycles. This work demonstrated that the prepared Co₃O₄/graphene/CNF flexible composite films have great application potential in the field of flexible energy storage devices.     

聚苯胺接枝石墨烯复合材料的制备及电化学性能

为了提高聚苯胺和石墨烯复合材料的循环稳定性,采用改进Hummers法制备氧化石墨烯(GO),以氯化亚砜对羧基进行酰氯化的同时还原其他含氧基团,然后对酰氯进行氨基化改性,在此基础上以苯胺原位氧化聚合法制备聚苯胺接枝石墨烯复合材料(rGO-PANI)。采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、X射线衍射光谱(XRD)、拉曼光谱(Raman)和紫外可见光谱(UV-Vis)表征其形貌和结构。采用四探针测试仪测试其导电性,电化学工作站测试其电化学性能,并与非接枝型聚苯胺/石墨烯复合材料(rGO/PANI)进行比较。结果表明:rGO-PANI中的聚苯胺以共价键与石墨烯连接,循环稳定性得到提高,在循环100次后比电容量仅损失5%(而非接枝型损失15%);具有良好的导电性,电阻率可达0.3Ω·cm;具有良好的电荷存储性能,比电容量可达603 F/g。     

贮氢合金表面置换镀镍工艺及电化学性能的研究

采用置换镀镍工艺对贮氢合金粉进行了表面包覆处理.交流阻抗、循环伏安及模拟电池充放电实验表明,经过置换镀镍处理后,降低了贮氢合金电极表面的电化学反应阻抗,提高了电化学反应活性,明显改善了贮氢合金电极的充放电性能及活化性能.