过渡金属氧化物/石墨烯复合材料的制备及其性能研究

利用水热合成法制备氧化镍/石墨烯复合材料,通过控制六水合硝酸镍、十二烷基硫酸钠和尿素物质的量比以及反应时间制备氧化镍。通过扫描电子显微镜（SEM）对所制备的氧化镍/石墨烯复合材料进行形貌观察;采用傅里叶红外光谱来表征各功能化官能团;利用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等测试对其电化学性能进行表征。结果表明：在六水合硝酸镍、十二烷基硫酸钠以及尿素物质的量比为8∶2∶1,水热反应时间为20 h的条件下,经煅烧制备的氧化镍形貌特征较好;氧化镍和石墨烯材料在电流密度为2.0 A/g时质量比电容为248.80 F/g,是单纯NiO(113.00 F/g)的2倍多,复合材料电极具有优异的电化学性能。     

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。     

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。     

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。     

基于Bi2S3/rGO修饰电极对铅离子的检测

本文通过水热法制备了还原氧化石墨烯/硫化铋复合材料(Bi₂S₃/rGO)。利用扫描电子显微镜(SEM)对该材料的形貌进行表征。将制备的Bi₂S₃/rGO复合材料修饰到玻碳电极表面构建电化学传感器用于水中Pb²⁺的检测。在最优条件下,该传感器对Pb²⁺的检测浓度范围为5.00×10^-10-9.00×10^-7mol/L,检出限为2.13×10^-10mol/L。通过加标回收对实际样品进行检测,结果令人满意,为环境中Pb²⁺的检测提供了一种新方法。     

NiMn-LDH/MnMoO4/CC柔性复合电极的制备及其赝电容性能

为提升层状双氢氧化物(LDH)的电化学性能及其在柔性超级电容器方面的应用，采用分步水热法在碳布(CC)表面先后生长MnMoO₄和镍锰层状氢氧化物(NiMn-LDH)纳米片，得到复合纳米阵列电极NiMn-LDH/MnMoO₄/CC。分别以该柔性电极和AC/CC作为正极和负极，组装成NiMn-LDH/MnMoO₄/CC//AC/CC柔性超级电容器。测试结果表明，该柔性电极在1 A·g^-1电流密度时比电容为2 304.5 F·g^-1,20 A·g^-1时倍率为78.2%。该器件可提供的最高能量密度为20.5 Wh·kg^-1,最大功率密度为4 804.1 W·kg^-1;经10 000次循环后电容保持率达到96.6%。此外，此柔性器件电极经扭曲后的比电容仍可保持正常状态的96.0%,具有较好的柔韧性和电化学性能。     

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。     

多孔与连通结构碳纳米纤维电极的设计及其电化学性能

为开发设计具有高电化学性能的碳纳米纤维电极，采用静电纺丝技术、戊二醛交联和高温炭化制备聚丙烯腈/高直链淀粉(PAN/HAS)基碳纳米纤维，并对其形貌、元素组成、石墨化晶体结构和比表面积进行了研究。结果表明：经过戊二醛交联后的碳纳米纤维呈现连通结构，并具有优异的石墨晶体和多级孔结构、较大的比表面积(647 m²/g)和较高的总孔体积(0.60 cm³/g);将其制备成电极，在三电极体系下，当电流密度为1 A/g时比电容为255 F/g,当电流密度为20 A/g时比电容保持率高达71%;经过10 000次充放电循环后，电极比电容的保持率高达99.8%,显示出优异的循环耐久性。     

基于Au@ZIF-67/rGO纳米复合材料构建的电化学传感器在抗坏血酸检测中的应用

先以氧化石墨烯(GO)、六水氯化钴(Ⅱ)、2-甲基咪唑为原料,在室温磁力搅拌条件下合成ZIF-67/GO纳米复合材料。再以氯金酸(HAuCl4)为原料,L-抗坏血酸(AA)为还原剂,在常温磁力搅拌条件下将Au还原到ZIF-67/GO表面,GO同时被还原为还原氧化石墨烯(rGO),从而制备Au@ZIF-67/rGO纳米复合材料。采用傅里叶变换红外光谱法(FT-IR)、场发射扫描电镜(FESEM)和X射线能谱仪(EDS)等技术对合成的材料进行表征。利用Au@ZIF-67/rGO纳米复合材料修饰玻碳电极(GCE)构建AA电化学传感器。采用循环伏安(CV)法研究了AA在Au@ZIF-67/rGO纳米复合材料修饰玻碳电极上的电化学行为。采用电流-时间(i-t)曲线法研究了检测电位、催化剂用量、pH对催化电流的影响,并确定检测AA的优化实验条件。在优化实验条件下,确定检测AA的线性范围为0.07634~7.14300 mmol/L,检测限(S/N=3)为0.03021 mmol/L。实验结果表明:Au@ZIF-67/rGO纳米复合材料对AA的氧化具有较高的电催化活性。该传感器为医学、食品、电镀、印染等领域AA的检测方法提供依据。     

铁氧化物/生物质衍生多孔碳复合材料的制备及其电化学性能研究

以生物质木质素磺酸钠和己二胺为原料,采用水热-活化法制备多孔碳材料,再采用沉淀法在孔结构中嵌入氢氧化铁,高温煅烧后制得铁氧化物/生物质衍生多孔碳(Fe3O4/C)复合材料.将Fe3O4/C复合材料涂覆到不锈钢网上制备Fe3O4/C复合材料电极,利用三电极系统对Fe3O4/C复合材料电极进行电化学性能评价,利用两电极体系...     

石墨烯/针织复合电极材料的制备及性能测试

为了满足柔性智能可穿戴电子产品的供电需求,设计了一种与之匹配的柔性超级电容器。电极材料是决定超级电容器性能的关键因素,为提高电极材料的电化学性能和耐弯曲性能,以针织物为基底,采用电化学沉积法制备石墨烯/针织复合电极材料。通过SEM测试表征电极材料的表观形貌及结构;通过恒流充放电、循环伏安以及交流阻抗等测试表征电极材料的电化学性能。试验结果表明:石墨烯/涤棉针织复合电极最佳电沉积时间为150 min,比电容为57.76 F/g、电阻为21.14Ω;经过1000次循环充放电后,电容保持率仍然可达82.2%,循环寿命长且耐弯曲性能优异。     

基于AuNPs/rGO复合材料的电化学生物传感器用于Cu~(2+)痕量检测的研究

采用液相化学共还原法制备AuNPs/rGO复合材料,再利用XRD和SEM对其晶型和表面形貌进行考察,通过XPS对其固定DNA前后的化学组成进行分析,采用电化学交流阻抗法对其用于Cu2+痕量检测过程中电化学性能变化进行测试.结果表明,所制备的AuNPs/rGO复合材料结晶性良好,与氧化石墨烯(GO)的表面形貌相比,AuNPs/rGO复合材料表面呈现出褶皱现象,并且表面包裹了许多金纳米颗粒.XPS分析表明DNA可成功地固定在AuNPs/rGO复合材料表面.基于AuNPs/rGO复合材料的电化学生物传感器对Cu2+的最低检测限为0.02 nmol/L,比其他检测手段更加灵敏,且具有优良的选择性和重复性.     

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。     

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。     

高应变石墨烯纱线的制备及其电化学性能

为了制备具有高应变和良好电化学性能的纯石墨烯纤维组成的纱线，通过加捻法将石墨烯纤维制备成特定扭曲结构的石墨烯纱线。结果表明：柔性扭曲石墨烯纱线表现出优异的机械性能以及出色的电性能，随着股数和捻度的增加，断裂伸长率达到11.3%,拉伸强度达到90 MPa,电导率达到53.8 S/cm。利用石墨烯纱线进一步开发出石墨烯纱线超级电容器，所得到的石墨烯纱线超级电容器具有高比电容(48.06 mF/cm²)和长循环寿命(10000次循环后电容值保持率为85%～90%)。这种简便、绿色的加捻策略为制备结构可控、高性能的石墨烯纱线作为宏观结构部件提供了一种新方法，有望在开发新型石墨烯基材料方面显示出广阔的应用前景。     

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。     

羊毛角蛋白/石墨烯碳材料的制备及应用

通过组合羊毛角蛋白和石墨烯碳材料(KGCM)制备杂原子掺杂的碳材料,并测量其在超级电容器中的电化学性质。通过静电纺丝角蛋白/氧化石墨烯溶液,在200℃预氧化并在管式石英炉中在700℃下炭化来制造角蛋白/石墨烯纳米纤维膜。对材料的形态和化学组成进行了表征。电化学测量表明,在放电电流密度为1 A/g时,KGCM的比电容达到228 F/g。超级电容器表现出良好的储能循环稳定性,5 000次循环后保留率为93%。KGCM电极的高电化学性能归因于覆盖有微球的层状结构以及杂原子掺杂效应,导致双电层和法拉第特征。     

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。     

茜素红S掺杂聚苯胺/纤维素纸基电极材料的制备及性能研究

本研究利用茜素红S掺杂调控聚苯胺层,以获得高性能纤维素纸基电极材料,并对其结构组成及性能进行研究。结果表明,茜素红S掺杂提高了聚苯胺颗粒的多孔性和负载量,从而提高了聚苯胺/纤维素纸基电极材料的热稳定性、导电性能和电化学性能。电化学测试表明,在电流密度为1 mA/cm²时,纸基电极材料的面积比电容为1960 mF/cm²,高于以往的研究。本研究为利用传统造纸工艺开发高性能、廉价、绿色的纸基功能材料提供了新的参考。