石墨烯-鈷酸鎳復合材料的制備及其電容性能研究.pdf

1、超級電容器是一種新型的電化學儲能器件，具有大功率輸出、超長循環(huán)壽命、使用溫度范圍寬和快速充放電等優(yōu)點。超級電容器電極材料的性能直接影響著超級電容器的電化學儲能性能，材料的研究始終是該領域的熱點。石墨烯作為一種新興的二維碳納米材料，具有高比表面積、良好的導電性和化學穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)點，在超級電容器電極材料應用領域顯示出巨大潛力。另外，過渡金屬氧化物成本低、對環(huán)境友好和比電容高等優(yōu)點有助于提高超級電容器的性能，其中復合型氧化物鈷酸鎳吸引了

2、很多學者的關注。因此，石墨烯基過渡金屬氧化物復合材料的開發(fā)形成了一個新的研究方向。具體研究內容如下：
　　(1)通過改進的Hummers方法制備氧化石墨，然后分別以水合肼和尿素為還原劑制備石墨烯。形貌和結構測試表明：還原后的石墨烯存在多層堆疊，并不是理想的單層結構。兩種石墨烯的比表面積存在一定差異， rGN-2的比表面積為340 m2 g-1， rGN-1的比表面積為180 m2 g-1。電化學測試表明，在0.5 A g-1的電流

3、密度下， rGN-2和rGN-1比電容分別為174F g-1和161F g-1；在較大的電流密度下(5 A g-1)，它們依舊保持較大的比電容(152 F g-1和136 F g-1)，電容保持率分別為87.4％和84.4%，表明 rGN-2的比電容和倍率性能較好。
　　(2)以石墨烯為基體材料，用尿素為共沉淀劑，通過共沉淀和后續(xù)簡單熱處理制備了 rGO/NiCo2O4-NW復合物用于超級電容器電極材料。測試結果表明，長度在200

4、-400 nm范圍內、直徑約為20 nm的鈷酸鎳納米線均勻的覆蓋在石墨烯納米片上。所制備的rGO/NiCo2O4-NW復合電極材料具有較好的電容性能，1 A g-1的電流密度下響應的比電容為1137.8 F g-1。在2 A g-1的電流密度下循環(huán)1000周期后，電容保持率為89%。
　　(3)通過控制實驗條件，實現(xiàn)對石墨烯表面負載鈷酸鎳納米結構的可控調節(jié)，優(yōu)化后的超薄鈷酸鎳納米片均勻緊貼于石墨烯表面，這將顯著提升電極材料的比表面