酞菁铁改性氧化石墨烯的制备及其超级电容器性能
2021-09-10张亚彬高海燕赵永男
天津工业大学学报 2021年4期
关键词:复合材料
张亚彬 ,王 青 ,高海燕 ,3,赵永男
(1.天津工业大学 天津市先进纤维与储能技术重点实验室,天津 300387;2.天津工业大学 材料科学与工程学院,天津 300387;3.南开大学先进能源材料化学教育部重点实验室,天津 300071)
超级电容器具有功率密度高、充电速度快、循环寿命长、维护成本低等优点,因此被认为是一种有前途的电化学储能设备[1-5]。石墨烯具有良好的导电性、丰富的孔结构、优异的物理化学性能以及大的理论比容量(550 F/g),从而被视为一种理想的超级电容器电极材料[6-7]。而氧化石墨烯作为一种石墨烯的衍生物,表面具有丰富的含氧官能团,具有易制备、易分散、易还原、易设计的特点,常替代石墨烯作为碳基电极材料[8]。然而,在充放电过程中石墨烯片层间难以避免的π-π 石墨化堆积极大地限制了电解质和离子的转移比表面积,严重降低性能。使用金属酞菁(MPc)对氧化石墨烯进行表面功能化是避免石墨烯基材料重新石墨化堆积并改善其超级电容性能的有效方法[9]。同时将赝电容器材料与碳材料复合是设计具有高比电容的新型材料及提高超级电容器能量密度的有效途径[10]。具有杂原子的有机分子在电解液中通常会表现出可逆的电化学氧化还原反应,从而产生赝电容。例如,金属酞菁作为一种商业化材料,具有独特的18─π 电子大环共轭结构。然而由于酞菁(Pc)材料在大多数溶剂中的不溶性,很难精确控制Pc 在复合材料中的均匀分布,而以微晶形式存在的金属酞菁(MPc)聚集体只能贡献较少的赝电容[11]。……
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