熱還原氧化石墨烯與二氧化錳復(fù)合材料對電容增效的影響.pdf

1、超級電容器作為一種新能源設(shè)備，具有功率密度高，循環(huán)壽命長，工作溫度范圍寬，環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，在電子、機(jī)械、新能源汽車的應(yīng)用等各方面均有廣闊的應(yīng)用前景，已經(jīng)成為能源存儲領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。影響其性能的關(guān)鍵要素為制備超級電容器所用的電極材料，因此，電極材料的制備成為超級電容器研究中的重點(diǎn)。
　　本文以原料易得，成本低廉且環(huán)境相容性好的二氧化錳(MnO2)和氧化石墨烯(graphene oxide，GO)作為電極復(fù)合材料。通過液相法制備MnO

2、2，利用改進(jìn)的Hummers法制備氧化石墨（graphite oxide），經(jīng)超聲剝離后獲得GO，然后對其進(jìn)行熱處理得到還原后的氧化石墨烯(reduced grapheneoxide，RGO)，分別使GO與RGO與MnO2復(fù)合得到復(fù)合電極材料。采用掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、傅里葉紅外(FT-IR)、四探針法和循環(huán)伏安測試表征分析了復(fù)合材料的表面形貌、微觀結(jié)構(gòu)、電導(dǎo)率和比電容。
　　對所制備的GO進(jìn)行熱還原后，得到R

3、GO的片層間距減小，結(jié)構(gòu)完整性受到一定破壞，有碎屑化情況。此外，不同溫度下的熱還原使得RGO上的含氧官能團(tuán)被不同程度的去除，同時，其電導(dǎo)率也隨熱還原溫度的提高而增大。對其進(jìn)行循環(huán)伏安測試;在2mV/s的掃描速率下計算得到未經(jīng)熱還原的GO比電容值為5F/g，在熱處理后其比電容值呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢，其中600℃熱處理時比電容最高，為42F/g。
　　使用乙醇(CH3CH2OH)還原高錳酸鉀(KMnO4)的方法制備得到了MnO2，通

4、過測試確定了其為電化學(xué)性能較好的δ-MnO2，其微觀結(jié)構(gòu)為層狀，在2mV/s的掃描速率下，通過循環(huán)伏安測試計算得到其比電容值為171F/g。
　　相較于純MnO2和未經(jīng)熱還原的GO/MnO2電極材料，對GO進(jìn)行熱還原后與MnO2復(fù)合得到電極材料的比電容均得到提高。分析原因為:GO的加入顯著降低了MnO2的團(tuán)聚程度，增大了MnO2參與贗電容反應(yīng)的活性面積。而熱還原得到的RGO可以有效提高復(fù)合材料的電導(dǎo)率，其殘留的含氧官能團(tuán)提供了一定