氧化镍石墨烯纳米材料的制备表征及电化学性能的研究(2)

人们一直尝试去寻找可再生能源来代替化石燃料,然而由于可再生能源的不可持续性,寻找更加高效、清洁的能量储存装置越来越重要。 超级电容器是介于


人们一直尝试去寻找可再生能源来代替化石燃料,然而由于可再生能源的不可持续性,寻找更加高效、清洁的能量储存装置越来越重要。

超级电容器是介于化学电池和普通电容器之间的能量存储装置。由于其充放电速度快,效率高,循环寿命长,污染小,收到了人们的广泛关注[1]。

目前,超级电容器电极最常见的三种材料分别是:(1)过渡金属氧化物及其水合物、(2)碳基材料、(3)导电聚合物材料。

第一和第二过渡系的过渡金属氧化物因具有多个氧化态,可以通过不同价态之间的氧化还原反应来储存电量,受到广泛研究人员的关注。RuO2是目前发展研究最成熟的过渡金属氧化物,但由于其毒性较大,价格昂贵,人们开始尝试其他氧化物如CuO、NiO、Co3O4、MnO2、NiCo2O4等都具有较好的性能。本文主要研究NiO。过渡金属氧化物存在的问题是多次循环充放电过程中会发生体积的变化,晶型受到破坏,比电容迅速降低。

碳基材料由于其高延展性和导电率,成为一种良好的电极材料。石墨烯由于其高强度性质,高导电性[3],成为研究的热点。二维的单层石墨烯比三维的碳纳米管,富勒烯等纳米材料更具有良好的延展性[4],能在受热的情况下蜷缩[2],包裹过渡金属氧化物,具有更好的电化学性质。

氧化石墨烯的制备方法:Hummers[5] [11] [12]是最常用的制备石墨烯的方法。本文用浓硫酸和浓硫酸提供强酸H+离子,插入石墨层,再用KMnO4氧化石墨形成石墨间层化合物,用超声的方法分散得氧化石墨烯溶液,用超纯水离心洗涤至中性,干燥后得氧化石墨烯。

水热法制备Ni(OH)2/GO前驱体:水热法[9]是在密闭的反应釜中进行,且是液相反应,因此具有高产率、产物形貌均一、纯度高、操作简便的特点。通过加热使氧化石墨烯蜷缩包裹反应中形成的Ni(OH)2,生成复合物前驱体[6]。

管式炉煅烧:通过煅烧去除前驱体中游离的水分子,并将Ni(OH)2煅烧生成NiO[7],研究前驱体在不同煅烧温度下产生的NiO/GO复合物的电化学性能。