石墨烯纳米片/CoS_2复合材料的制备及其在超级电容器中的应用

采用一步水热法制备石墨烯纳米片(GNS)/CoS2复合材料,利用XRD和SEM对所制备复合材料的微观结构进行表征,采用循环伏安法和交流阻抗法对复合材料的电化学性能进行研究。研究结果表明,在水热过程中,氧化石墨(GO)逐渐被还原成石墨烯纳米片(GNS),能够为CoS2晶核的形成提供更多的接触点,有利于CoS2颗粒均匀地生长在GNS表面。这种结构的复合材料既能够显著增加CoS2和电解液之间的有效接触面积,提高CoS2的电化学利用率,同时又能够改善材料的导电性,有利于提高材料的比电容。     

石墨烯基复合材料的制备及其在超级电容器中的应用

石墨烯作为一种具有独特二维结构的新型无机纳米材料,因其优异的力学、热学、电学和光学性能,使其成为应用在电化学领域的理想材料。详细综述了石墨烯基复合材料的各种制备方法,并对其在超级电容器中的应用现状进行了系统总结。     

MnO_2微球/石墨烯气凝胶复合材料的制备及其在超级电容器中的应用

采用改进的Hummers法制备氧化石墨,将制备好的MnO_2微球均匀分散在氧化石墨烯分散液中,水热反应自组装制备MnO_2微球/石墨烯气凝胶复合材料(MnO_2/GA),对其物相、形貌、比表面积进行表征,并测试了其电化学性能。结果表明,MnO_2微球嵌入包覆在了石墨烯片层中,电流密度0.5 A·g~(-1)下,MnO_2/GA的比电容为175.5 F·g~(-1)高于MnO_2的比电容(78.4 F·g~(-1)),且经过1 000次循环,MnO_2/GA具有更稳定的循环性能。     

三维有序结构聚苯胺/石墨烯纳米复合材料的制备及其在超级电容器电极中应用

用硼氢化钠(NaBH_4)还原氧化石墨烯得到还原石墨烯(rGO)分散液,rGO分散液与苯胺在酸性条件下原位聚合得到高比表面积三维有序结构的聚苯胺/石墨烯纳米复合材料。由场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)对其表面形貌和结构进行表征。结果表明:复合材料的比表面积高达136.9 m~2/g,高于纯聚苯胺的比表面积(32.71 m~2/g);直径10~20 nm的聚苯胺纳米棒均匀地垂直生长在石墨烯表面。在0.5 A/g的电流密度下,复合材料比电容达到358 F/g,大于石墨烯和聚苯胺的比电容;当充放电电流密度由0.5 A/g增加到10 A/g时,电容保留率达74.3%,表现出增强的倍率性能;在10 A/g高电流密度下,经过500次的充放电循环后容量保持率达到83.7%。     

沥青基活性炭-MnO复合材料的可控制备及其在非对称超级电容器中的应用

本研究提供一种适用于超级电容器的沥青基活性炭-MnO复合材料。以石油沥青为碳源,乙酸锰为锰源,通过压片成型和一步活化法的结合,制备得到了MnO负载沥青基活性炭复合材料（PAC@MnO）。PAC@MnO具有高比表面积且孔道主要由微-介多级孔构成。作为电容器电极材料,在三电极体系下,研究了不同MnO负载量对PAC@MnO-x电极性能的影响,其中PAC@MnO-0.3电极在0.5 A/g电流密度下比电容高达344.5 F/g,在高电流密度为20.0 A/g下,仍具有190 F/g的比电容,表现出优异的倍率性能。将PAC@MnO-0.3与PAC@MnO-0组装成水系非对称超级电容器,在5.0 A/g电流密度下循环3 000圈后,其容量保持率高达87.24%,表现出优异的循环稳定性。MnO纳米粒子与PAC的均匀复合不仅显著提升了MnO的导电性,同时抑制了其在充放电过程中的体积膨胀,使PAC@MnO呈现出优异的电化学特性。此外,PAC丰富的多级孔结构为电解液离子的存储提供了大量的活性位点,并为电解液离子的快速传输提供通道。     

3D石墨烯/导电聚合物气凝胶复合材料在超级电容器中的研究进展

分析了近年来超级电容器电极材料尤其是3D石墨烯/导电聚合物气凝胶复合电极材料在超级电容器方面的研究进展,详细介绍了目前3D石墨烯气凝胶的制备方法,总结了3D石墨烯/导电聚合物气凝胶复合材料的不足和在存储领域的发展方向.     

rGO/GQDs复合材料的制备及其超级电容器性能

利用少量乙二胺作为还原剂,在水热条件下制备了还原氧化石墨烯/石墨烯量子点复合材料(rGO/GQDs)。由扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱对材料的形貌和结构进行了表征,并研究了材料的电化学性能。结果表明:复合材料具有三维多孔结构和良好的电化学性能,在0. 3 A/g的电流密度下,复合材料的比电容达到了226. 54 F/g。在10 A/g电流密度下,经过10000次充放电循环后其比电容值仍为初始值的91. 4%。     

石墨烯/δ-MnO2复合材料的制备及其超级电容器性能

采用螯合法制备了RGO/δ-MnO₂复合材料,并用X射线粉末衍射（XRD）、低压氮气吸附脱附（BET）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、能谱（EDS）、热重（TGA）对其结构和物相进行表征。采用循环伏安测试（CV）、恒电流充放电（GCD）以及循环测试对所制材料电化学储能进行测试。结果表明RGO/δ-MnO₂复合材料比纯石墨烯和纯δ-MnO₂具有更优异的电化学性能。当电流密度为1 A·g^-1时,RGO/δ-MnO₂复合材料的比电容可达322.6 F·g^-1,比纯δ-MnO₂电极材料高234.2 F·g^-1,比纯石墨烯高212.1 F·g^-1。当电流密度放大10倍后,RGO/δ-MnO₂复合材料的比电容保留率为79.1%。在1000次恒流充放电测试后,比电容为252 F·g^-1（99.6%）,说明该方法制备的RGO/δ-MnO₂复合材料是一种有应用前景的超级电容器电极材料。     

多孔氮掺杂石墨烯/MnO2的制备及其电化学性能

用双氧水造孔得到多孔氧化石墨,以尿素为氮源,通过水热法得到了多孔氮掺杂石墨烯(HNG)与MnO2的复合物HNG/MnO2.结果 表明:HNG/MnO2在0.5 A/g电流密度下的比电容可以达到246 F/g,当电流密度达10 A/g,比电容为172 F/g,可以保留70％的比电容.将HNG/MnO2作为正极与石墨烯水凝胶负极组装的非对称超级电容器,在0.5 A/g可以贡献71 F/g的比电容,当电流升至5 A/g仍可有43 F/g的比电容,保持率为62％.此外,非对称超级电容器在5 A/g的电流密度下,稳定循环3000圈后仍可保留90.8％的初始容量.     

石墨烯负载纳米二硫化钴的制备及其在锂离子电池方面的应用研究

采用二次水热法将纳米二硫化钴负载于石墨烯上,并通过结构表征和电化学性能测试,探讨了纳米二硫化钴/石墨烯材料作为锂离子电池负极的性能。电容量测试结果表明：在电流密度为100 mA/g条件下,二硫化钴/石墨烯复合材料的首周充放电容量分别为1 610 mA·h/g和774 mA·h/g,测算出的库伦效率为48.1%;循环性能测试结果表明：经过50次循环测算后的复合材料的放电比容量为302 mA·h/g,容量保持率为33.4%;倍率性能测试结果表明：当电流密度回复到100 mA/g时,复合材料的比容量恢复至550 mA·h/g。实验制备的纳米二硫化钴/石墨烯复合材料在锂电池负极的应用上表现出了优异的循环性能和倍率性能。     

锂硫电池石墨烯/纳米硫复合正极材料的制备及电化学性能

利用热解还原将Hummers法制得的氧化石墨烯还原为石墨烯,并采用化学沉淀法将纳米硫成功负载到石墨烯片层上,获得石墨烯/纳米硫（RGO/nano-S）正极复合材料。利用FT-IR、XRD、SEM、TEM和Raman对所制备复合材料的微观结构、形貌等进行表征,采用恒流充放电、循环伏安法和交流阻抗法对复合材料的电化学性能进行研究。研究结果表明,热还原所得石墨烯褶皱的表面形成容纳硫及多硫离子的空间,有助于缓解活性物质溶解和抑制多硫离子迁移;同时,均匀分布的纳米硫能更好地与电解液接触,在石墨烯的导电网络上增大了电化学反应面积,进而改善了该材料作为锂硫电池的实际放比电容量和倍率循环性能。     

水热法制备二硫化钴空心微球

以CoCl2.6H2O和Na2S2O3.5H2O为原料,在150℃的水热条件下反应12 h制备了CoS2空心微球。利用X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对产物进行了表征,探索了不同反应条件对合成产物的影响。结果表明,所得产物为立方晶系的CoS2单相,呈空心球状,其直径约为2μm,壁厚约为100 nm。此外,反应物的量、反应温度和反应时间均对产物的形成有较大影响。     

Amorphous CoS nanoparticle/reduced graphene oxide composite as high-performance anode material for sodium-ion batteries

Transition metal sulfides have been proved as promising candidates of anode materials for sodium-ion batteries (SIBs) due to their high sodium storage capacity, low cost and enhanced safety. In this study, the amorphous CoS nanoparticle/reduced graphene oxide (CoS/rGO) composite has been fabricated by a facile one-step electron beam radiation route to in situ decorate amorphous CoS nanoparticle on the rGO nanosheets. Benefiting from the small particle size (~2 nm), amorphous structure, and electronic conductive rGO nanosheets, the CoS/rGO nanocomposite exhibits high sodium storage capacity (440 mAh g⁻¹ at 100 mA g⁻¹), excellent cycling stability (277 mAh g⁻¹ after 100 cycles at 200 mA g⁻¹, 79.6% capacity retention) and high rate capability (149.5 mAh g⁻¹ at 2 A g⁻¹). The results provide a facile approach to fabricate promising amorphous and ultrafine metal sulfides for energy storage.     

多孔碳负载五氧化二铌及其在超级电容器中的应用

以间苯二酚、甲醛和草酸铌为原料,通过原位聚合和高温煅烧,制备出多孔碳负载的五氧化二铌（Nb₂O₅）材料。X射线粉末衍射和扫描电镜分析表明,负载在多孔碳表面上的五氧化二铌具有三维纳米凸起结构,属于正交晶型。循环伏安测试表明该复合材料的比电容达到290 F·g^-1,并具有良好的大电流放电能力,5 A·g^-1的放电电流下,容量可以达到108 F·g^-1。0.5 A·g^-1的首次放电容量为355 F·g^-1 （1.0~3.0 V vs. Li⁺/Li）,100次循环后容量保持率为82%。通过对交流阻抗图谱和等效电路的模拟分析,对其电化学赝电容特性进行了讨论。该复合材料降低了电解液中离子在充放电过程中的迁移路径和扩散阻力,实现Nb₂O₅活性材料的多维度接触,提高了Nb₂O₅的导电性,改善了其超级电容特性。     

石墨烯的制备及其电化学性能分析

以大鳞片石墨制备的膨胀石墨(EG)为原料,采用改进的Hummers法制备氧化石墨,采用Na BH4化学还原制备石墨烯。采用扫描电镜和X射线衍射仪对化学还原后的石墨烯进行形貌和结构表征,应用电池测试系统对样品进行循环伏安(CV)、恒流充放电等电化学性能测试。结果表明:石墨烯电极在电流密度100m A·g-1时的首次放电比容量达1900m Ah·g-1;经100个循环周期后石墨烯电极比容量为450m Ah·g-1;在不同电流密度下循环50次,再回到100m A·g-1时,仍保持首次循环92%的比容量。     

Nano graphene porous/conductive polymer as a composite material for energy storage in supercapacitors

This research studies the improving effects of graphene porous (GP) on the supercapacitive performance of a polyaniline/graphene porous (PANI/GP) nanocomposite. GP nanosheets were synthesized via chemical vapor deposition, and PANI/GP was electrochemically composited through successive cyclic voltammetry. The samples were characterized by fast Fourier transform infrared (FTIR), x-ray diffraction (XRD), and scanning electron microscopy (SEM), and energy-dispersive x-ray spectrometry (EDS) techniques. Porous GP nanosheets were uniformly dispersed in the composite structure. Furthermore, the electrochemical performances of the synthesized samples were compared using galvanostatic charge/discharge, electrochemical impedance spectroscopy (EIS), and cyclic voltammetry (CV). Incorporating GP into the PANI significantly increased specific capacitance from 276 (in PANI) to 577 F/g (in PANI/GP). The electrochemical stability of electrodes was compared during 1000 successive charge/discharge cycles. After 1000 cycles, PANI/GP kept 90% of its initial capacitance, and only 25% of the charge storage capacitance of bare PANI remained.     

氧化石墨烯复合TiO2-B薄膜的制备及其电致变色性能

目前具有一维纳米结构的TiO₂薄膜在电致变色领域应用主要受限于材料光调制幅度小、响应时间长、循环稳定性差等缺点。为了解决上述问题,本文采用沉积法将B型二氧化钛纳米管（TiO₂-B）与氧化石墨烯复合,以TiO₂粉末为原料,采用水热法得到钛酸纳米管后,利用沉积法在氟掺杂的氧化锡玻璃（FTO）基底上制备了高透明度、大光调制范围以及优良循环性能的氧化石墨烯复合B型二氧化钛纳米管电致变色薄膜（GO/TiO₂）。借助XRD、XPS、Raman、FESEM、HR-TEM等分析手段研究了氧化石墨烯用量对GO/TiO₂复合薄膜电致变色性能的影响。研究结果表明,当GO与钛酸纳米管的质量比（GO/钛酸）为7％时,GO/TiO₂复合薄膜离子扩散系数为1.46×10^-8cm²/s,着色效率值为38.1cm²/C,具有良好的电致变色性能。在-1.6V、633nm处,GO/TiO₂电致变色薄膜的光调制幅度可达77％,GO/TiO₂薄膜的着色和漂白时间分别为28.6s和4.8s,100次循环后的光调制幅度保持率为96.1％。     

生物质基石墨烯复合材料的综述

近年来石墨烯因其优良的力学、电学、热学和光学等特性,在学术界备受广泛关注。石墨烯与生物质分子之间能够通过共价或非共价作用（氢键、π-π作用、静电作用等）进行复合。这些相互作用既增加了石墨烯在生物质中的溶解性或分散性,也可以提高复合材料的性能,从而拓展其功能。本文综述了石墨烯的制备方法及生物质基石墨烯复合材料的制备及应用,并展望了生物质基石墨烯纳米材料的前景及意义。     

石墨烯基TiO_2光催化剂的制备及其研究进展

石墨烯作为一种新型二维碳质纳米材料,与TiO_2复合可制得石墨烯基TiO_2光催化材料。介绍了石墨烯的结构与性质,概述了石墨烯及石墨烯基TiO_2光催化剂的制备方法,并总结了石墨烯基TiO_2复合材料在光催化分解水制氢、光催化还原CO_2、光催化降解有机污染物等领域的应用及未来的发展方向。