低缺陷密度石墨烯与Co3O4复合材料的制备及电化学性能

论文摘要

Co3O4/石墨烯复合材料以其较高的比电容和良好的稳定性成为研究的热点。该材料研究中大多采用含官能团较多及分散性较好的氧化石墨烯,然而氧化石墨烯的缺陷较多,将其用于制备复合材料会限制复合材料电化学性能的提高。此外,复合材料制备往往涉及将氢氧化钴/氧化石墨烯复合物热处理获得Co3O4/石墨烯复合材料的过程。本工作选用了机械剥离法制备低缺陷密度石墨烯纳米片（Graphene nanoplatelets,GNP）,实现了石墨烯纳米片与钴离子均匀稳定的分散,进而采用一步法（无需煅烧）制备Co3O4/GNP复合材料,探讨了Co3O4/GNP复合材料的相关性能。机械剥离法制备的GNP的碳原子层数约为5层,层间距为3. 6,且拉曼光谱中ID/I G比值仅为0. 07,表明机械剥离法制备的GNP比还原法制备的氧化石墨烯具有较低的缺陷密度。以H2O2为氧化剂,采用一步法制备了Co3O4/GNP复合材料。Co3O4纳米颗粒以方形为主,平均粒径约为12 nm,且均匀负载于GNP片层。电化学研究结果表明,当m（Co3O4）∶m（GNP）=8∶1时,Co3O4/GNP复合材料具有最优的比电容值,达到了542 F·g-1,内阻仅为1. 57Ω。复合材料的内阻与GNP的添加量成反比,当m（Co3O4）∶m（GNP）=3∶1时,复合材料的内阻仅为0. 89Ω。本工作创新性地实现了一步法制备Co3O4/GNP复合材料。机械剥离法制备石墨烯确保了GNP具有低缺陷密度,一步法确保了Co3O4纳米颗粒均匀负载于GNP表面。优化Co3O4和GNP配比,制得的复合材料的比电容可达542 F·g-1。

论文目录

• 0 引言
• 1 实验
•   1.1 材料与试剂
•   1.2 低缺陷密度石墨烯的制备
•   1.3 一步法制备四氧化三钴/石墨烯复合材料
•   1.4 样品的表征与测试
• 2 结果与分析
•   2.1 机械剥离法制备的低缺陷密度石墨烯
•   2.2 一步法制备的Co3O4/GNP复合材料的物相
•   2.3 一步法制备的Co3O4/GNP复合材料的形貌
•   2.4 Co3O4/GNP复合材料的电化学性能
• 3 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 王永亮,王春锋,马荣鑫,韩志东

关键词: 石墨烯,四氧化三钴,超级电容器,电化学性能

来源: 材料导报 2019年18期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 材料科学,电力工业

单位: 哈尔滨理工大学材料科学与工程学院,哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室

基金: 国家自然科学基金(51602084),黑龙江省高校青年创新人才项目(UNPYSCT-2017090),黑龙江省自然科学基金(YQ2019E030),黑龙江省普通高校基本科研业务费专项资金资助(LGYC2018JC032)~~

分类号: TB33;TM53

页码: 3156-3160

总页数: 5

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