化学学报 ›› 2021, Vol. 79 ›› Issue (9): 1129-1137.DOI: 10.6023/A21050216 上一篇 下一篇
研究论文
翟耀a, 辛国祥a,*(), 王佳琦a, 张邦文a, 宋金玲a, 刘晓旭b
投稿日期:
2021-05-16
发布日期:
2021-09-17
通讯作者:
辛国祥
基金资助:
Yao Zhaia, Guoxiang Xina(), Jiaqi Wanga, Bangwen Zhanga, Jinling Songa, Xiaoxu Liub
Received:
2021-05-16
Published:
2021-09-17
Contact:
Guoxiang Xin
Supported by:
文章分享
CeO2具有良好的赝电容, 但有关碳/CeO2复合材料的电化学性能有待改善. 本工作采用简单的微波辅助合成法, 将氧化石墨烯与Ce(NO3)3混合发生氧化还原反应, 获得还原氧化石墨烯(rGO)/CeO2复合材料. 通过形貌观察, CeO2以颗粒形式均匀分布在褶皱的rGO上, 且沿着rGO表面仿形生长; 纳米级CeO2颗粒之间存在微小间隙. N2吸/脱附测试结果表明, rGO/CeO2具有大的比表面积和介孔孔径, 有益于与电解液充分接触. 通过电化学测试, rGO/CeO2的比电容高达468 F•g-1, 经过10000次充放电循环, 电容保持率高达107.3%. 优异的循环稳定性归因于大表面积的rGO与均匀薄层的CeO2良好的协同效应减少了离子传输的阻力以及CeO2颗粒之间微小的间隙, 缓解了Ce4+还原为Ce3+过程中发生的晶格膨胀. 将rGO/CeO2组装成对称型超级电容器rGO/CeO2||rGO/CeO2获得的能量密度达18.16 Wh•kg-1. rGO/CeO2作为超级电容器电极材料具有广阔前景.
翟耀, 辛国祥, 王佳琦, 张邦文, 宋金玲, 刘晓旭. 微波辅助合成具有优异电化学性能的rGO/CeO2超级电容器电极材料[J]. 化学学报, 2021, 79(9): 1129-1137.
Yao Zhai, Guoxiang Xin, Jiaqi Wang, Bangwen Zhang, Jinling Song, Xiaoxu Liu. Microwave-assisted Synthesis of rGO/CeO2 Supercapacitor Electrode Materials with Excellent Electrochemical Properties[J]. Acta Chimica Sinica, 2021, 79(9): 1129-1137.
材料 | 比电容/ (F•g-1) | 电流密度/扫速 | 电解液a | 参考文献 |
---|---|---|---|---|
CeO2/C | 125 | 1 A•g-1 | 6 M KOH | [ |
CeO2/rGO | 282 | 2 A•g-1 | 3 M KOH | [ |
Graphene oxide/CeO2 | 265 | 5 mV•s-1 | 3 M KOH | [ |
CeO2/activated carbon | 162 | 10 mV•s-1 | 1 M H2SO4 | [ |
CeO2/rGO | 114 | 0.5 A•g-1 | 6 M KOH | [ |
Hollow CeO2 spheres/graphitic carbon | 501 | 1 A•g-1 | 6 M KOH | [ |
rGO/CeO2 | 468 | 0.5 A•g-1 | 3 M KOH | This work |
材料 | 比电容/ (F•g-1) | 电流密度/扫速 | 电解液a | 参考文献 |
---|---|---|---|---|
CeO2/C | 125 | 1 A•g-1 | 6 M KOH | [ |
CeO2/rGO | 282 | 2 A•g-1 | 3 M KOH | [ |
Graphene oxide/CeO2 | 265 | 5 mV•s-1 | 3 M KOH | [ |
CeO2/activated carbon | 162 | 10 mV•s-1 | 1 M H2SO4 | [ |
CeO2/rGO | 114 | 0.5 A•g-1 | 6 M KOH | [ |
Hollow CeO2 spheres/graphitic carbon | 501 | 1 A•g-1 | 6 M KOH | [ |
rGO/CeO2 | 468 | 0.5 A•g-1 | 3 M KOH | This work |
[1] |
Krishnamoorthy, K.; Pazhamalai, P.; Mariappan, V. K.; Nardekar, S. S.; Sahoo, S.; Kim, S. J. Nat. Commun. 2020, 11, 2351.
doi: 10.1038/s41467-020-15808-6 pmid: 32393749 |
[2] |
Korkmaz, S.; Kariper, İ. A. J. Energy Storage 2020, 27, 101038.
doi: 10.1016/j.est.2019.101038 |
[3] |
Zhao, J.; Gong, J. W.; Li, Y. J.; Cheng, K.; Ye, K.; Zhu, K.; Yan, J.; Cao, D. X.; Wang, G. L. Acta Chim. Sinica 2018, 76, 107. (in Chinese)
doi: 10.6023/A17090422 |
( 赵婧, 龚俊伟, 李一举, 程魁, 叶克, 朱凯, 闫俊, 曹殿学, 王贵领, 化学学报, 2018, 76, 107.)
doi: 10.6023/A17090422 |
|
[4] |
Shang, Z.; An, X. Y.; Zhang, H.; Shen, M. X.; Baker, F.; Liu, Y. X.; Liu, L. Q.; Yang, J.; Cao, H. B.; Xu, Q. L.; Liu, H. B.; Ni, Y. H. Carbon 2020, 161, 62.
doi: 10.1016/j.carbon.2020.01.020 |
[5] |
Cheng, F.; Yang, X. P.; Zhang, S. P.; Lu, W. J. Power Sources 2020, 450, 227678.
doi: 10.1016/j.jpowsour.2019.227678 |
[6] |
Bian, Y. S.; Liu, K.; Guo, Y. L.; Liu, Y. Q. Acta Chim. Sinica 2020, 78, 848. (in Chinese)
doi: 10.6023/A20050197 |
( 边洋爽, 刘凯, 郭云龙, 刘云圻, 化学学报, 2020, 78, 848.)
doi: 10.6023/A20050197 |
|
[7] |
Xing, T.; Ouyang, Y. H.; Chen, Y. L.; Zheng, L. P.; Wu, C.; Wang, X. Y. J. Energy Storage 2020, 28, 101248.
doi: 10.1016/j.est.2020.101248 |
[8] |
Kumar, R.; Youssry, S. M.; Ya, K. Z.; Tan, W. K.; Kawamura, G.; Matsuda, A. Diamond Relat. Mater. 2020, 101, 107622.
doi: 10.1016/j.diamond.2019.107622 |
[9] |
Zhang, H. H.; Gu, J. N.; Tong, J.; Hu, Y. F.; Guan, B.; Hu, B.; Zhao, J.; Wang, C. Y. Chem. Eng. J. 2016, 286, 139.
doi: 10.1016/j.cej.2015.10.057 |
[10] |
Sarpoushi, M. R.; Nasibi, M.; Golozar, M. A.; Shishesaz, M. R.; Borhani, M. R.; Noroozi, S. Mat. Sci. Semicon. Proc. 2014, 26, 374.
doi: 10.1016/j.mssp.2014.04.034 |
[11] |
Maiti, S.; Pramanik, A.; Mahanty, S. Chem. Commun. 2014, 50, 11717.
doi: 10.1039/C4CC05363J |
[12] |
Shi, J. F.; Sun, M. X. Mod. Chem. Ind. 2019, 39, 162. (in Chinese)
|
( 史纪峰, 孙明轩, 现代化工, 2019, 39, 162.)
|
|
[13] |
Li, T. M.S. Thesis, Shaanxi University of Science and Technology, Xi'an, 2018. (in Chinese)
|
( 李彤, 硕士论文, 陕西科技大学, 西安, 2018.)
|
|
[14] |
Xin, G. X.; Wang, M. M.; Zhai, Y.; Wang, Y. H.; Zhang, B. W.; Song, J. L.; Liu, X. X. Acta Materiae Compositae Sinica 2021, 38, 1272. (in Chinese)
|
( 辛国祥, 王蒙蒙, 翟耀, 王艳辉, 张邦文, 宋金玲, 刘晓旭, 复合材料学报, 2021, 38, 1272.)
|
|
[15] |
Li, T.; Liu, H. Powder Technol. 2018, 327, 275.
doi: 10.1016/j.powtec.2017.12.073 |
[16] |
Zeng, G. J.; Chen, Y.; Chen, L.; Xiong, P. X.; Wei, M. D. Electrochim. Acta 2016, 222, 773.
doi: 10.1016/j.electacta.2016.11.035 |
[17] |
Wu, H. M.S. Thesis, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing, 2020. (in Chinese)
|
( 吴浩, 硕士论文, 南京邮电大学, 南京, 2020.)
|
|
[18] |
Zhang, Y. Q. M.S. Thesis, Southwest University of Science and Technology, Mianyang, 2020. (in Chinese)
|
( 张雨晴, 硕士论文, 西南科技大学, 绵阳, 2020.)
|
|
[19] |
Huang, D. X.; Zhang, Y.; Zeng, T.; Zhang, Y. Y.; Wan, Q. J.; Yang, N. J. Chem. J. Chin. Univ. 2021, 42, 643. (in Chinese)
|
( 黄东雪, 章颖, 曾婷, 张媛媛, 万其进, 杨年俊, 高等学校化学学报, 2021, 42, 643.)
|
|
[20] |
Zhao, R.; Huan, L.; Gu, P.; Guo, R.; Chen, M.; Diao, G. J. Power Sources 2016, 331, 527.
doi: 10.1016/j.jpowsour.2016.09.039 |
[21] |
Jeyaranjan, A.; Sakthivel, T. S.; Molinari, M.; Sayle, D. C.; Seal, S. Adv. Sci. 2018, 35, 1800176.
|
[22] |
Lv, Z. J.; Zhong, Q.; Ou, M. Appl. Surf. Sci. 2016, 376, 91.
doi: 10.1016/j.apsusc.2016.01.280 |
[23] |
Prasanna, K.; Santhoshkumar, P.; Jo, Y. N.; Sivagami, I. N.; Kang, S. H.; Joe, Y. C.; Lee, C. W. Appl. Surf. Sci. 2018, 449, 454.
doi: 10.1016/j.apsusc.2017.12.130 |
[24] |
Li, T. T.; Zhao, J. K.; Li, Y.; Quan, Z. L.; Xu, J. Acta Chim. Sinica 2017, 75, 485. (in Chinese)
doi: 10.6023/A17010012 |
( 李甜甜, 赵继宽, 李尧, 全贞兰, 徐洁, 化学学报, 2017, 75, 485.)
doi: 10.6023/A17010012 |
|
[25] |
Phokha, S.; Hunpratub, S.; Usher, B.; Pimsawat, A.; Chanlek, N.; Maensiri, S. Appl. Surf. Sci. 2018, 446, 36.
doi: 10.1016/j.apsusc.2018.02.209 |
[26] |
Manibalan, G.; Murugadoss, G.; Thangamuthu, R.; Ragupathy, P.; Kumar, R. M.; Jayavel, R. Appl. Surf. Sci. 2018, 456, 104.
doi: 10.1016/j.apsusc.2018.06.071 |
[27] |
Wang, Z. Q.; Zhao, P. F.; He, D. N.; Cheng, Y.; Liao, L. S.; Li, S. D.; Luo, Y. Y.; Peng, Z.; Li, P. W. Phys. Chem. Chem. Phys. 2018, 20, 14155.
doi: 10.1039/C8CP00160J |
[28] |
Ji, Z. Y.; Shen, X. P.; Zhou, H.; Chen, K. M. Ceram. Int. 2015, 41, 8710.
doi: 10.1016/j.ceramint.2015.03.089 |
[29] |
Zhang, H. M.S. Thesis, Jiangxi Normal University, Nanchang, 2019. (in Chinese)
|
( 张航, 硕士论文, 江西师范大学, 南昌, 2019.)
|
|
[30] |
Wang, Y. G.; Li, H. Q.; Xia, Y. Y. Adv. Mater. 2006, 18, 2619.
doi: 10.1002/(ISSN)1521-4095 |
[31] |
Aravinda, L.S.; Bhat, U. K.; Bhat, B. R. Mater. Lett. 2013, 112, 158.
doi: 10.1016/j.matlet.2013.09.009 |
[32] |
Xu, J. H.; Wu, L.; Liu, Y.; Liu, J. M.; Shu, S. S.; Yang, Y. X.; Kang, X.; Hu, Y. Key Eng. Mater. 2020, 842, 76.
doi: 10.4028/www.scientific.net/KEM.842 |
[33] |
Wu, W. J.; Qi, W. T.; Zhao, Y. F.; Tang, X.; Qiu, Y. F.; Su, D. W.; Fan, H. B.; Wang, G. X. Appl. Surf. Sci. 2019, 463, 244.
doi: 10.1016/j.apsusc.2018.08.224 |
[34] |
Jiao, Y. Ph.D. Dissertation, Harbin Institute of Technology, Harbin, 2019. (in Chinese)
|
( 焦杨, 博士论文, 哈尔滨工业大学, 哈尔滨, 2019.)
|
[1] | 王志强, 苏进展. 磷酸钴修饰Cu3V2O8/ZnO光阳极的动力学特性及光电化学水分解研究[J]. 化学学报, 2024, 82(1): 26-35. |
[2] | 李萍, 杨琪玉, 曾婧, 张然, 陈秋燕, 闫飞. 氟掺杂对可逆固体氧化物电池性能的影响及相关动力学研究[J]. 化学学报, 2024, 82(1): 36-45. |
[3] | 刘士琨, 邓程维, 姬峰, 闵宇霖, 李和兴. 高温质子交换膜燃料电池中阴极双催化层孔结构的设计研究★[J]. 化学学报, 2023, 81(9): 1135-1141. |
[4] | 付信朴, 王秀玲, 王伟伟, 司锐, 贾春江. 团簇Au/CeO2的制备及其催化CO氧化反应构效关系的研究★[J]. 化学学报, 2023, 81(8): 874-883. |
[5] | 侯威, 么艳彩, 张礼知. 电化学还原去除水中含氧酸根离子研究进展★[J]. 化学学报, 2023, 81(8): 979-989. |
[6] | 杨蓉婕, 周璘, 苏彬. 基于共价有机框架修饰电极的维生素A和C的选择性检测★[J]. 化学学报, 2023, 81(8): 920-927. |
[7] | 刘佳, 陈光海, 陈轶群, 江杰涛, 肖霄, 吴强, 杨立军, 王喜章, 胡征. 碳热还原活化扩孔提升介观结构碳纳米笼超级电容器性能★[J]. 化学学报, 2023, 81(7): 709-716. |
[8] | 刘坜, 郑刚, 范国强, 杜洪光, 谭嘉靖. 4-酰基/氨基羰基/烷氧羰基取代汉斯酯参与的有机反应研究进展[J]. 化学学报, 2023, 81(6): 657-668. |
[9] | 坎比努尔•努尔买买提, 王超, 罗时玮, 阿布都热西提•阿布力克木. 电化学条件下α,α,α-三卤(氯, 溴)甲基酮类化合物的选择性脱卤反应研究[J]. 化学学报, 2023, 81(6): 582-587. |
[10] | 李西安, 李孝坤. 基于温度诱导相转变共聚物和导电聚合物的自隔断超级电容器[J]. 化学学报, 2023, 81(5): 511-519. |
[11] | 宁聪聪, 杨倩, 毛阿敏, 唐梓嘉, 金燕, 胡宝山. 石墨烯纳米带的可控制备研究进展[J]. 化学学报, 2023, 81(4): 406-419. |
[12] | 张慧颖, 于淑艳, 李从举. 高分子聚合物基碳纳米膜的电催化降解污水性能及机理[J]. 化学学报, 2023, 81(4): 420-430. |
[13] | 梁华润, 马浩轩, 段新荣, 于洁, 王灏珉, 李硕, 朱梦嘉, 陈爱兵, 郑晖, 张莹莹. 柔性电化学传感器及其在无创医学检测中的应用★[J]. 化学学报, 2023, 81(10): 1402-1419. |
[14] | 刘稳, 王昱捷, 杨慧琴, 李成杰, 吴娜, 颜洋. 离子液体非共价诱导制备碳纳米管/石墨烯集流体用于钠金属负极[J]. 化学学报, 2023, 81(10): 1379-1386. |
[15] | 闫绍兵, 焦龙, 何传新, 江海龙. ZIF-67/石墨烯复合物衍生的氮掺杂碳限域Co纳米颗粒用于高效电催化氧还原[J]. 化学学报, 2022, 80(8): 1084-1090. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||