超級(jí)電容器石墨烯-四氧化三鈷復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、超級(jí)電容器是一種新型儲(chǔ)能器件，具有諸如高功率密度、超高循環(huán)壽命以及短充放電時(shí)間等一系列優(yōu)點(diǎn)。電極材料性能的優(yōu)劣是制約超級(jí)電容器發(fā)展的主要因素。近來(lái)，過(guò)渡金屬氧化物/碳復(fù)合材料逐漸成為超級(jí)電容器電極材料研究熱點(diǎn)。四氧化三鈷就是一種廉價(jià)過(guò)渡金屬氧化物電極材料，其理論比容量可達(dá)3560F·g-1，并且綠色環(huán)保，但是電阻大、易團(tuán)聚、循環(huán)性能較差是它的缺點(diǎn)，而碳材料中的石墨烯則具有導(dǎo)電性良好、比表面積很大且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，因此將兩者復(fù)合可以取長(zhǎng)補(bǔ)

2、短，提高材料性能。
　　 本文采用水熱法合成出石墨烯/堿式碳酸鈷作為前驅(qū)體，再經(jīng)過(guò)高溫煅燒得到石墨烯/四氧化三鈷復(fù)合材料。水熱反應(yīng)的溫度非常低并且時(shí)間短，具有能源消耗少，工藝簡(jiǎn)便安全等優(yōu)點(diǎn)，制備原料為氧化石墨和氯化鈷，以碳酸鈉同時(shí)作為沉淀劑和還原劑，工藝綠色環(huán)保。制備出來(lái)的材料采用TEM、SEM、XRD、紅外光譜以及拉曼光譜等進(jìn)行結(jié)構(gòu)形貌分析，結(jié)果表明復(fù)合材料中四氧化三鈷比較均勻地負(fù)載在了石墨烯薄片上。電化學(xué)性能用循環(huán)伏安、恒電

3、流充放電和交流阻抗在6mol·L-1的氫氧化鉀溶液中進(jìn)行測(cè)試分析。結(jié)果表明，當(dāng)電流密度為5A·g-1時(shí)，復(fù)合材料的比電容值可以達(dá)到470F·g-1，當(dāng)電流密度達(dá)到20A·g-1時(shí)，比電容值可達(dá)436F·g-1，僅衰減7.2％，具有非常好的工作穩(wěn)定性，循環(huán)測(cè)試表明，材料在10A·g-1的電流密度下循環(huán)2000次之后，容量保持率達(dá)到97.6％，由此看出，本材料具有很高的比容量值和循環(huán)穩(wěn)定性，具有很高的實(shí)用價(jià)值。此外，本文還分別探討了不同投料