MnO_2/煤基石墨烯纳米复合材料的制备及其电化学性能

以纯化的太西无烟煤粉为原料,采用催化石墨化及改良Hummers氧化技术制备煤基氧化石墨烯前驱体,将该前驱体与MnO_2进行原位复合并利用等离子体技术还原制备MnO_2/煤基石墨烯纳米复合材料。采用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜和透射电镜等技术对煤基石墨烯及其复合材料进行表征,采用循环伏安法及恒流充放电法测试MnO_2/煤基石墨烯纳米复合材料的电化学性能。结果表明,与煤基石墨烯相比,MnO_2/煤基石墨烯纳米复合材料的比电容有显著提升,在1A/g电流密度下可达281.8 F/g,是煤基石墨烯比电容的3.48倍。     

纳米MnO_2/膨胀石墨复合材料的制备及其电化学性能

采用水热法原位合成二氧化锰(MnO_2)/膨胀石墨(EG)复合材料,利用扫描电子显微镜(SEM)、x-射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TGA)对材料进行表征,并将所制MnO_2/EG复合材料(MEG)作为超级电容器电极,采用循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗谱等方法进行电化学性能测试。结果表明,纳米MnO_2沉积填充在EG中,提高了材料导电性和稳定性;与纯MnO_2相比,复合材料不但具有较高的倍率性能,而且在1 000次循环后电容保持率高达100%。     

AC/MnO2/CNTs三元电极材料的制备及其电化学性能研究

以硫酸锰(MnSO_4)和高锰酸钾(KMnO_4)为反应物,以碳纳米管(CNTs)为载体,通过液相合成法制备纳米MnO_2/CNTs复合材料,将其按一定比例与活性炭均匀复合制备AC/MnO_2/CNTs三元复合电极并组装成电容器。采用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对复合材料成分、晶型、形貌进行表征,并通过恒流充放电、循环伏安和交流阻抗测试研究AC/MnO_2/CNTs复合电容器电化学性能。结果表明:复合电容器在1mol/L(NH_4)_2SO_4电解液中具有良好的充放电可逆性,其比电容随MnO_2含量增加呈现先增大后减小的趋势,当MnO_2/CNTs含量为30%时,电容值达到最高,为528F/g。     

氢氧化镍/还原氧化石墨烯复合物的超级电容性能

采用共沉淀法制备了氢氧化镍/还原氧化石墨烯复合材料,并以此为电极研究了其超级电容性能。实验发现,六方氢氧化镍纳米片被成功插入到还原氧化石墨烯的层间,这有效抑制了还原氧化石墨烯和氢氧化镍的团聚,提高了电极的稳定性。当氢氧化镍和还原氧化石墨烯的质量比为5.5∶1时,显示了最佳的电化学性能:在-0.1~0.37V的电位窗口,1A/g的电流密度下,比电容高达1 036F/g;4A/g的电流密度下快速循环3 000次后,仍然保持70%的比电容。     

石墨烯含量对铝空气电池正极电化学性能影响

以氧化还原法制备石墨烯,通过水合肼还原得石墨烯,通过共沉淀法制备石墨烯/MnO_2复合材料,将所得的复合材料进行SEM和XRD分析,通过电化学性能测试及在铝空气电池中的应用,得出的不同石墨烯含量的石墨烯/二氧化锰的电化学性能,发现含石墨烯50%的GN/MnO_2的复合材料的效果最佳,在20,40,60,80,100和120mA/cm~2的电流密度下放电平台为1.25,1.06,0.95,0.87,0.80和0.76V。     

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。      

MoS_2/石墨烯复合材料的制备及其电化学性能

采用水热法以钼酸铵、氧化石墨烯和硫脲作为原料制备得到不同石墨烯含量的MoS_2/石墨烯复合材料。利用XRD、Raman、SEM、TEM和电化学测试对复合材料的形貌、结构和电化学性能进行了表征。结果表明,氧化石墨烯和钼酸根离子被成功地还原成MoS_2/石墨烯复合材料,同时MoS_2纳米片均匀地分散在石墨烯表面上。当氧化石墨烯为800mg时复合材料的电化学性能最佳,在电流密度为1A/g时,比容量高达310F/g,经过500次循环后比容量仍保持在230F/g。以上研究结果说明,石墨烯片层的介入有效地阻碍了MoS_2纳米片的堆叠,提高复合材料的比容量和循环稳定性。     

PPy/MWNTs/GO复合材料的制备与电化学性能研究

以吡咯为单体,多壁碳纳米管和氧化石墨烯为模板,过硫酸铵为氧化剂,采用原位化学聚合法制备了聚吡咯/多壁碳纳米管/氧化石墨烯(PPy/MWNTs/GO)复合材料.利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射谱(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安法(CV)和电化学交流阻抗谱(EIS)对制备复合材料的结构、微观形貌和电化学性能进行了研究,探讨了多壁碳纳米管/氧化石墨烯比例、吡咯用量对复合材料电容性能的影响.研究结果显示,PPy/MWNTs/GO复合材料具有较大的比电容和良好的循环稳定性,且具有较小的电荷转移电阻,接近于理想的超级电容器用电极材料.     

石墨烯的种类对剑麻纳米纤维素/石墨烯/聚苯胺复合材料电化学性能的影响

基于绿色可再生的剑麻纳米纤维素,采用超声分散方法制备剑麻纳米纤维素/石墨烯(CNF/G)分散液,通过机械共混法制备剑麻纳米纤维素/石墨烯/聚苯胺(CNF/G/PANI)复合材料,采用红外光谱、X射线衍射、拉曼光谱和扫描电镜对复合材料的结构和形态进行表征,采用循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等方法研究材料的电化学性能,侧重研究石墨烯的种类对CNF/G/PANI复合材料电化学性能及结构的影响。结果表明,加入石墨烯纳米片(GNS),聚苯胺(PANI)和剑麻纳米纤维素(CNF)穿插于GNS中,产生较多的孔洞,复合材料的比电容最高值达到322.25 F/g,内阻仅为0.77Ω,在5 A/g的电流密度下,循环充放电1000次,复合材料的电容保持率达到76.92%。     

水热法制备还原氧化石墨烯担载Ni(OH)_2纳米带复合材料及其电容特性

以氧化石墨烯溶液和硝酸镍为原料,采用一步水热法制备了Ni(OH)_2/还原氧化石墨烯(Ni(OH)_2@RGO)复合材料。在Ni(OH)_2/还原氧化石墨烯的研究中,两组分间的配比对复合物的形貌和电化学活性具有显著的影响。在最佳配比下(RGO含量26.7%),Ni(OH)2以纳米带形式担载于石墨烯片相互搭接成的三维网络结构中,从而可暴露更多的活性位点和有效比表面积,利于展现更好的电化学性能。该复合材料用作超级电容器电极材料时,展现了高的比电容(在1 A·g~(-1)下的比电容高达1 804 F·g~(-1)),良好的倍率性能(在25 A·g~(-1)下比电容保持率仍在46%以上),以及优异的循环稳定性(在2 A·g~(-1)下循环2 000次的电容保持率为90.3%)。     

SnO2/还原氧化石墨烯/聚苯胺三元复合物的合成及电化学性能

采用两步法成功构筑SnO2/还原氧化石墨烯/聚苯胺(SnO2/RGO/PANI)三元复合材料。首先制备出均匀分散的SnO2/还原氧化石墨烯(SnO2/RGO)二元复合物,然后再以二元复合物为载体,通过苯胺(An)单体的化学氧化聚合获得终端产物。利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(FESEM)对复合材料的结构和形貌等物理性质进行表征,利用循环伏安测试、恒电流充放电测试和交流阻抗测试对复合材料的电化学电容性能进行研究,并讨论了PANI的含量对复合材料的结构和性能的影响。结果表明,所合成的三元复合材料的比电容随PANI含量的增加而增大,最大达到424.8F/g,其电容性能的增强源于SnO2、RGO与PANI三者的相互协同作用。     

一步法制备Fe_2O_3/碳纳米管复合材料及其电化学性能研究

采用水热法一步制备了氧化铁(Fe_2O_3)/碳纳米管复合材料,并对制得的Fe_2O_3/碳纳米管复合材料的形貌、结构进行了表征。对Fe_2O_3/碳纳米管复合材料的循环伏安特性和电化学性能进行了研究。七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)用量为200mg制得的Fe_2O_3/碳纳米管复合材料,在放电电流密度为0.5A/g条件下,Fe_2O_3/碳纳米管复合材料的比电容高达618F/g,在500次循环之后电容保持率可达56.8%。     

MnO_2/TiO_2复合物电极的制备及超级电容性能

采用水热法在阳极氧化的TiO_2纳米管阵列上修饰MnO_2,制备MnO_2/TiO_2复合物电极,并组装为对称超级电容器。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:MnO_2以纳米颗粒形态均匀分布在TiO_2纳米管阵列管口和内部,充放电电流密度在1A/g下时,比电容为429.3F/g,经5 000次循环后的电容保持率为82.4%。MnO_2/TiO_2对称超级电容器在电流密度5A/g下充放电比电容为39.9F/g,经5 000次循环后的电容保持率为91.5%;功率密度400 W/kg下,能量密度为18.98 Wh/kg。阳极氧化的TiO_2纳米管阵列既可做MnO_2的载体,基底Ti又可做集流体,减轻了超级电容器的质量,为制备超级电容器提供了一种思路。     

SnO2/还原氧化石墨烯/聚吡咯三元复合物的合成及其电化学电容性能

采用两步法制备出均匀分散的SnO2/还原氧化石墨烯(SnO2/RGO)二元复合物,再以二元复合物为模板,通过化学氧化法聚合吡咯(Py)单体,制备出SnO2/还原氧化石墨烯/聚吡咯(SnO2/RGO/PPy)三元复合材料。利用红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(FESEM)对复合材料结构和形貌进行物性表征,利用循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗对复合材料进行电化学性能研究,并讨论了不同含量的PPy对复合材料的结构和性能的影响。结果表明,所合成的三元复合材料的比电容随PPy含量的增加而增大,最大达到305.3F/g。三元复合物电容性能增强源于SnO2、RGO与PPy三者的相互协同作用,以及材料层状结构和大的比表面积。     

超级电容器用CeO_2-MnO/3D石墨烯复合材料的制备

以西瓜瓜瓤为碳源,采用两步碳化法制备三维石墨烯(3D-Fiberbased Graphene,3D G)材料,并使用水热法制备了CeO_2-MnO/3DG复合材料,以期获得比电容高,循环寿命好的石墨烯超级电容器电极材料。结果表明:3DG材料具有较高比表面积,最高可达到332m~2·g~(-1)。CeO_2-MnO/3DG复合材料具有三维导电网络结构,金属氧化物颗粒在石墨烯片层间生长均匀,粒径在10nm左右。电化学测试结果显示:在0.5 mol·L~(-1)的Na_2SO_4溶液中,电流密度1A·g~(-1),当摩尔比MnO∶CeO_2=4∶1,复合负载量在80%时得到的CeO_2-MnO/3D G复合材料拥有最高比电容,达308.5F·g~(-1),经过1 000次循环充放电测试比电容保持率为95.5%。CeO_2-MnO/3DG复合材料电化学性能的提高主要是因为两种金属氧化物复合负载与石墨烯的协同作用。     

水热法制备CoFe2O4/石墨烯复合物及其电化学性能

本研究采用水热法制备了质量比为2∶1的CoFe2O4/石墨烯(CoFe2O4/graphene)复合物,利用XRD、FT-IR和TEM对样品的结构和形貌进行了表征,采用循环伏安法(CV)和恒电流充放电测试研究了其电化学性能。结果表明,CoFe2O4均匀的分布在石墨烯表面,粒径大约为10nm。在0.5A/g的电流密度下,比电容为105F/g。1000次循环后,电容保持率在90%以上。     

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%。     

一步法合成具有优异循环性能的聚苯胺纳米线/自支撑石墨烯复合材料

研究采用一步电化学剥离和电沉积法,在含Na₂SO₄、HCl与苯胺(An)单体的混合溶液中,以柔性石墨纸为原料,利用电场条件下电解液离子定向迁移和苯胺单体的电聚合制备聚苯胺纳米线/自支撑石墨烯(PANI/SGr)复合材料。更具活性的新生SGr与PANI结合,显著提高了PANI/SGr复合材料的稳定性。PANI呈纳米线状均匀分布在SGr上,形成的三维网络结构所呈现出的孔隙促进了电解液离子扩散到复合材料的内部结构中。将PANI/SGr复合材料作为超级电容器电极材料进行电化学测试,2 mV·s?1的扫速下获得的比电容为453 F·g?1。在0.5~10 A·g?1的电流密度范围内,PANI/SGr复合材料倍率性能达73.1%。在1 A·g?1的电流密度下PANI/SGr复合材料经10000次充放电之后的循环稳定性仍高达87.3%。这表明PANI/SGr复合材料具有良好的电容性能和优异的循环稳定性,有望作为超级电容器电极材料。      

TiO_2/石墨烯复合锂离子电池负极材料的研究

采用简单、绿色环保的方法制得TiO_2/石墨烯(TiO_2/G)复合材料,并采用SEM、TEM和XRD对TiO_2/石墨烯复合材料进行了表征。研究结果表明,TiO_2纳米颗粒均匀地分散在石墨烯片层中,改善了TiO_2纳米颗粒的导电性和结构稳定性;TiO_2/石墨烯复合材料的首次放电比容量为302mAh/g,循环50周后的放电比容量仍能保持89.93%,具有优异的电化学性能。     

以氧化石墨为基质制备石墨烯/聚苯胺复合材料及其电化学性能

利用以苯胺与过硫酸铵制备的聚苯胺和改进的Hummers法制备的氧化石墨烯(GO)为原料,将聚苯胺分散于GO浊液中,再对GO进行还原,制备超级电容器电极材料石墨烯(RGO)/聚苯胺(PANI)复合材料(GRP),利用X射线衍射(XRD)对其结构进行了表征,并对复合材料电化学性能进行了测试。结果表明,复合材料展示良好比电容特性,同时又具有稳定电化学性能。GRP在0.1A/g的电流密度下比电容达到510F/g,1.0A/g电流密度下比电容为485F/g,经过2000次的充放电循环后比电容保持率为92%,即复合物比电容远大于石墨烯,在化学稳定性上远好于PANI。放电响应效率高,在电极中电解质离子容易扩散和迁移。