电解质对Fe3 O 4/石墨烯复合材料电化学性能影响的研究

采用溶剂热法制得Fe_3O_4纳米片层垂直均匀生长在石墨烯表面的Fe_3O_4/石墨烯复合材料,并用XRD、BET、SEM、TEM等表征手段对复合材料的结构进行表征,用CV和GCD等方法对复合材料在KOH、Na_2SO_3和Na_2SO_4水溶液中的电化学性能进行测试,分析考察了电解质种类和浓度对Fe_3O_4/石墨烯复合材料电化学性能的影响。结果显示,不同种类的电解质具有不同的离子半径,离子半径的大小通过影响离子在电极材料中嵌入/嵌出,进而使得Fe_3O_4/石墨烯复合材料在不同种类电解质中的比电容大小不同,3种电解质中比电容的大小顺序依次为KOH电解质Na_2SO_3电解质Na_2SO_4电解质,且在0.9 mol/L KOH电解质中比电容达到最大值(330 F/g,电流密度0.4 A/g);不同浓度的KOH电解质具有不同的粘度和电导率,电解质的粘度和电导率将影响离子的迁移速度,进而对Fe_3O_4/石墨烯复合材料的电容性能产生影响。     

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。      

ZnFe_2O_4纳米粒子-石墨烯复合材料制备和超级电容器性能

为提高ZnFe_2O_4的电化学性能,采用一步溶剂热法合成ZnFe_2O_4纳米粒子-石墨烯复合材料,对其进行X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜表征和电化学性能分析。结果表明:该方法可防止二维层状结构石墨烯团聚,把ZnFe_2O_4颗粒粒径控制在纳米级且均匀地附着到石墨烯片层上;复合材料呈现二维层状结构,比表面积达到180 m~2/g,有效增加活性位点数量;当电流密度为1 A/g时,复合材料电极的比电容达到180.9 F/g,电化学性能优于纯ZnFe_2O_4电极。     

还原氧化石墨烯/氢氧化钴复合材料的制备与电化学性能研究

采用溶剂热法制备了还原氧化石墨烯/氢氧化钴[rGO/Co(OH)_2]复合材料,通过X射线衍射、扫描电镜、拉曼光谱、热失重分析和氮气吸脱附表征了材料的形貌、结构和组成,并采用循环伏安法和恒电流充放电测试了复合材料的电化学性能。结果表明:球状的Co(OH)_2颗粒均匀分散在rGO表面形成了介孔占优的复合材料rGO/Co(OH)_2;由于Co(OH)_2和rGO的协同作用,复合材料表现出良好的电化学性能,在电流密度为1A/g时,比电容为631F/g,循环1000次后电容的保持率仍为83%。     

煅烧温度对超级电容器用CuCo_2O_4电极材料形貌及电容性能影响的研究

通过水热法制备了钴酸铜(CuCo_2O_4)电极材料,研究了煅烧温度对CuCo_2O_4电极材料结晶度、形貌和电容性能的影响。结果表明:煅烧350℃制备的CuCo_2O_4材料的结晶度比煅烧300℃和400℃的结晶度更好;煅烧温度为350℃时,CuCo_2O_4材料呈片层状结构,片层之间交叉连接形成更多的间隙和孔道,结构更加疏松;煅烧温度为300℃和400℃时,CuCo_2O_4集聚在一起互相重叠堆积,间隙和孔道较少;煅烧温度为350℃时制备的CuCo_2O_4材料的比电容最大。     

聚苯胺包覆纤维素纳米晶/石墨烯复合电极材料的制备与性能EI北大核心CSCD

首先通过原位聚合的方法制备聚苯胺(PANI)包覆纤维素纳米晶(CNC)(CNC@PANI)纳米复合物,进而采用共混法制备CNC@PANI与rGO的复合电极材料(CNC@PANI/rGO)。研究不同苯胺与CNC的用量比对所得复合电极材料的结构形貌和电化学性能的影响。采用扫描电镜、X射线衍射、红外光谱以及电化学工作站等测试手段对制备的复合电极材料的结构形貌、电化学性能进行分析表征。结果表明,PANI成功地包覆在CNC的表面,且PANI通过在CNC表面的包覆,可明显改善其分散性和比表面积,以及与石墨烯的复合效果。CNC@PANI-1/rGO复合电极材料在20mV/s扫描速率下的比电容可高达309F/g,远远高于PANI/rGO复合电极材料的155F/g。     

聚苯胺包覆纤维素纳米晶/石墨烯复合电极材料的制备与性能

首先通过原位聚合的方法制备聚苯胺(PANI)包覆纤维素纳米晶(CNC)(CNC@PANI)纳米复合物,进而采用共混法制备CNC@PANI与rGO的复合电极材料(CNC@PANI/rGO)。研究不同苯胺与CNC的用量比对所得复合电极材料的结构形貌和电化学性能的影响。采用扫描电镜、X射线衍射、红外光谱以及电化学工作站等测试手段对制备的复合电极材料的结构形貌、电化学性能进行分析表征。结果表明,PANI成功地包覆在CNC的表面,且PANI通过在CNC表面的包覆,可明显改善其分散性和比表面积,以及与石墨烯的复合效果。CNC@PANI-1/rGO复合电极材料在20mV/s扫描速率下的比电容可高达309F/g,远远高于PANI/rGO复合电极材料的155F/g。     

纳米MoS2及MoS2-RGO纳米复合材料的制备与电化学性能研究

高性能电极材料的开发是推广新型储能器件的核心所在。二硫化钼(MoS_2)呈现类石墨烯结构,其二维层间具备良好的电荷储存能力。然而MoS_2本身导电性能较差,用于电极材料时需要与其它材料复合以提升导电性能。采用水热法,并分别选用抗坏血酸和硫脲作还原剂,制备得到两种不同形貌结构的纳米二硫化钼。以石墨烯为模板,采用水热法在石墨烯表面生长纳米结构MoS_2,制备得到二硫化钼-还原氧化石墨烯(MoS_2-RGO)纳米复合材料,通过循环伏安测试(CV)和恒电流充放电测试(CP)考察了复合材料的电化学性能。实验结果表明,MoS_2-RGO纳米复合材料呈现平面双电层电容性能,电流密度为1 A/g时,其比电容值达136.2 F/g。     

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。      

还原氧化石墨烯/Mn_3O_4纳米复合材料的合成及其在超级电容器中的应用

以改进的Hummers法所制氧化石墨烯/硫酸锰(GO/MnSO4)悬浊液为原料,原位合成GO/MnO2复合物,再经低温热处理制备还原氧化石墨烯/Mn3O4(rGO/Mn3O4)纳米复合材料。通过改变GO/MnSO4悬浊液中MnSO4的质量含量实现rGO/Mn3O4复合物中Mn3O4质量分数的可控调变。该法充分利用氧化石墨烯原液中的锰离子,可节省原料,同时可避免氧化石墨烯繁琐的分离过程并简化实验步骤。所得复合材料作为超级电容器电极材料展现良好的电化学电容性能,在饱和K2SO4电解质溶液和50 mA·g-1的电流密度下,Mn3O4质量含量为88%时其比电容达284 F·g-1。     

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.     

纳米Fe2O3-还原氧化石墨烯复合材料的制备及对双酚A的检测

双酚A（BPA）被广泛应用于食品包装材料中,它会引起人体内分泌失调,并导致免疫和生殖系统异常,因此对生活用水中BPA的检测十分重要。本文采用一步水热法合成纳米Fe₂O₃-还原氧化石墨烯（Fe₂O₃-rGO）复合材料并进行表征,基于Fe₂O₃-rGO复合材料构建电化学传感器Fe₂O₃-rGO/玻碳电极,用于检测水样中的BPA。通过FTIR、XRD和SEM分析,表明纳米Fe₂O₃粒子成功附着到rGO上;采用微分脉冲伏安法（DPV）进行BPA的电化学检测,结果显示BPA在0.1~100 μmol/L范围内呈现良好的线性关系,检出限为0.033 μmol/L（信噪比为3）。同时,Fe₂O₃-rGO/玻碳电极电化学传感器对电活性物质和常见金属离子具有良好的抗干扰能力,且实样检测结果理想。      

石墨烯/银纳米颗粒复合材料的制备及其对双氧水的电化学检测

以氧化石墨烯(GO)和硝酸银为原材料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为还原剂和稳定剂,通过水热法制备出还原氧化石墨烯/银纳米颗粒(rGO/AgNPs)复合材料。采用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)及紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对rGO/AgNPs复合材料的形貌、组成和结构进行表征。同时,将rGO/AgNPs复合材料修饰到玻碳电极表面制备出过氧化氢(H_2O_2)电化学传感器,通过循环伏安法(CV)和计时安培响应法(i-t)对传感器进行电化学性能测试。实验结果表明:制备的rGO/AgNPs传感器具有较好的电化学性能,其对H_2O_2检测的灵敏度为340.6μA·(mmol/L)~(-1)·cm~(-2),响应时间为3s,最低检测极限为7.5μmol/L(S/N=3),线性检测范围为20~4950μmol/L(线性相关系数为R=0.9973)。     

Sn量子点/石墨烯复合材料的合成及储锂性能

Sn基材料是目前高容量锂离子电池电极材料研究的热点,但循环性能较差阻碍了其大规模应用。以氧化石墨烯为载体,通过化学还原法在载体表面成功均匀负载<10 nm的Sn量子点,合成Sn量子点/石墨烯(SnQds/rGO)复合电极材料。结果表明,Sn质量分数为90wt%的SnQds/rGO复合材料具有良好的综合电化学性能,首次放电容量和库伦效率分别为939 mAh/g和66.6%,经过200次循环后容量可达621 mAh/g,容量保持率为66.1%。小尺寸的Sn量子点与石墨烯复合能够增强电极材料的结构稳定性和降低阻抗,改善电极材料的循环性能和倍率性能,但会导致首次库伦效率有所降低。      

Facile one-step hydrothermal synthesis of reduced graphene oxide/Co3O4 composites for supercapacitors

This paper reports a facile one-step hydrothermal treatment of graphene oxide (GO) and cobalt acetate (Co(Ac)₂) for preparing reduced GO (rGO)/Co₃O₄ composites which were used as electrode materials for supercapacitors containing electrolytes of 2 M KOH aqueous solution. The morphologies and structures of rGO/Co₃O₄ composites were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, Raman spectrum, and N₂ adsorption–desorption isotherms. The electrochemical performances of two-electrode supercapacitors were evaluated by cyclic voltammetry, galvanostatic charge–discharge, and electrochemical impedance spectroscopy techniques. During the hydrothermal reaction, GO was reduced and 10–30 nm-sized Co₃O₄ nanoparticles were in situ grown onto the rGO sheets simultaneously. The effects of mass ratios of GO and Co(Ac)₂ on the performances of supercapacitors were investigated. In comparison with pure Co₃O₄-based supercapacitor, supercapacitors based on rGO/Co₃O₄ composites show better performances because both the specific surface areas and the electrical conductivities of electrode materials were increased by the introduction of rGO. When the mass ratio of GO and Co(Ac)₂ is 1:2, rGO/Co₃O₄ composite electrode exhibits the highest capacitance of 263.0 F/g at a constant current density of 0.2 A/g in a two-electrode supercapacitor. In addition, the supercapacitor shows high rate capability and long cyclic durability.     

基于Pd/Fe3O4/rGO纳米复合材料的H2O2无酶传感器

环境监测、食品工业、临床、制药等领域对过氧化氢(H_2O_2)的快速、准确检测有极大的需求,而电化学检测方法由于灵敏度高、响应快、检测限低等特点被认为是最理想的H_2O_2检测方法.本文利用电化学沉积的方法将Pd纳米颗粒沉积到四氧化三铁/石墨烯(Fe_3O_4/rGO)纳米复合材料修饰的玻碳电极表面,形成基于新型磁性纳米复合材料的H_2O_2无酶传感器;并采用循环伏安和计时安培电流等方法对修饰电极的电化学性能进行了表征.结果表明:制备的Pd/Fe_3O_4/r GO/GCE对H_2O_2的催化还原显示出较好的电催化活性,Pd纳米颗粒和Fe_3O_4/rGO在催化H_2O_2还原的过程中表现出了良好的协同作用.测定H_2O_2的线性范围为0.05~1 m M和1~2.6 m M两段,最低检测限达到3.918μM(S/N=3).并且该传感器具有较高的灵敏度和较好的重现性和抗干扰性,具有一定的实际应用价值.     

MnFe2O4/还原氧化石墨烯纳米复合材料的光学性能

由于纳米尺度的尖晶石结构金属氧化物独特的晶体结构和能带结构,使其具有广阔的应用前景。采用水热法合成了MnFe₂O₄复合还原氧化石墨烯(MnFe₂O₄/rGO)纳米复合材料,采用XRD、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、能量色散X射线光谱仪(EDX)、FTIR、XPS、拉曼光谱(Raman)、光致发光光谱(PL)和紫外-可见光谱漫反射(UV-vis DRS)对样品的晶体结构、形貌、元素分布、结合能和光学性能进行表征。结果表明,制备的MnFe₂O/rGO复合材料为立方尖晶石结构,形貌呈不规则的椭球形,颗粒大小比较均匀。rGO表面所负载的MnFe₂O₄纳米粒子被石墨烯部分包裹,颗粒尺寸小,分散性好。MnFe₂O₄/rGO复合材料的电子-空穴对的再结合效率降低,其中石墨烯具有较多缺陷,无序程度较高,含氧基团被聚乙烯吡咯烷酮(PVP)部分还原,数量大大减少。MnFe₂O₄/rGO复合材料的带隙小于纯MnFe₂O₄带隙,发生了红移现象。      

高温还原GO制备LiFePO_4/石墨烯复合正极材料及表征

通过对氧化石墨烯(GO)进行微观调控处理得到少层GO。采用喷雾干燥再高温改性的方法制备LiFePO_4/石墨烯锂离子电池复合正极材料;GO还原后即可得到石墨烯,其优良的导电性可以提高LiFePO_4的电子传输能力。通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电化学测试技术等方法对复合材料的结构、形貌及电化学性能进行表征。石墨烯的复合使材料颗粒间构建空间三维导电网络,提高了电解质/电极材料界面的电荷转移速率,改善了LiFePO_4的电化学性能。电化学测试结果表明,在0.1C时LiFePO_4的放电比容量为155mAh/g,LiFePO_4/石墨烯复合材料的放电比容量为164mAh/g;1C和2C倍率时,LiFePO_4/石墨烯复合材料的放电比容量分别为140,119mAh/g。