羧基化氧化石墨烯对活性炭超电容性能的影响
2021-08-11虞如基杜玉婷赖文德李夕冉吴金鹏张馨壬
科学技术与工程 2021年20期
关键词:结构
虞如基, 杜玉婷, 赖文德, 李夕冉, 吴金鹏, 张馨壬, 陈 永*
(1.海南大学, 海南省硅锆钛资源利用研究省重点实验室, 海口 570228; 2.海南大学, 南海海洋资源利用国家重点实验室, 海口 570228)
近年来,因运用于电子,汽车等高性能电化学储能装置的能源需求有所提高,在电极材料的开发更新一直是研究者的热门领域,石墨烯基材料以其优异的电学力学性能一直被看作前景良好的电极材料,氧化石墨烯(GO)因其具有较大的比表面积和孔隙率,能够提高比容量,在超电容中有一定的应用前景[1-2]。GO的基层平面主要是由碳碳双键,并且含有大量的含氧官能团,羧基羰基等基团则分布在GO平面的边缘处[3],对电容性能有较大影响。这些基团通过快速的法拉第反应能提供额外的赝电容,同时可以作为电极的活性位点,增强表面的亲水性,从而润湿电极表面,增加电化学可用的表面积[4-5]。然而GO的导电性较差,使得GO并不适合单独作为超级电容器的电极材料。考虑到GO表面大量的官能团使其具有高化学亲和性[6],可以作为活性吸附位点与金属氧化物纳米颗粒相互作用,比如氧化锌(ZnONPs)以及各种金属掺杂铁氧体结构(MFe2O4, M包括Co,Zn,Cu,Mn,Ni等过渡元素),使得复合电极材料有优异电化学性能[7-10]。而在导电聚合物中,GO则是作为离子导体掺杂剂,一则改善离子迁移,二是能通过水分子和GO上氧基之间形成的氢键自发地吸收水分,保持凝胶电解质的高含水量,并提高其长期储存的稳定性[11-12]。但由于这些复合材料电化学稳定性差的缺点导致材料容量不可逆衰减,库伦效率低不能满足实际需求。……
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