水热反应温度对三维还原氧化石墨烯的形貌、结构与超级电容性能的影响.pdfVIP

物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao) November Acta Phys. -Chim. Sin. 2014, 30 (11), 2077-2084 2077 [Article] doi: 10.3866/PKU.WHXB201409152 水热反应温度对三维还原氧化石墨烯的形貌、结构和超级 电容性能的影响 汪建德1 彭同江2,3,* 孙红娟3 侯云丹1 1 2 ( 西南科技大学材料科学与工程学院, 四川绵阳621010; 西南科技大学分析测试中心, 四川绵阳621010; 3 西南科技大学矿物材料及应用研究所, 四川绵阳621010) 摘要: 以氧化石墨凝胶制备的氧化石墨烯溶胶为前驱体, 在120-220 °C 条件下, 采用水热法制备了系列不同 还原程度的三维还原氧化石墨烯, 采用扫描电镜(SEM), X 射线衍射(XRD), 傅里叶变换红外(FTIR)光谱, X射线 光电子能谱(XPS)和电化学测试等手段研究了水热反应温度对材料形貌、结构和超级电容性能的影响. 结果表 明: 采用水热法制备的三维还原氧化石墨烯呈多孔网状结构, 材料的体积和内部网状孔径随着水热反应温度的 升高而减小; 同时, 氧化石墨烯的还原程度随反应温度的升高而增加, 有序度提高, 其结构逐渐向着类石墨结构 转化; 而材料的比电容和能量密度则随反应温度的升高呈现出先增大后减小的趋势, 且均以双电层电容为主; 相比之下, 当水热反应温度为180 °C 时, 制备的三维还原氧化石墨烯具有最佳的超级电容性能, 在电解液为6 mol ∙L-1 的KOH 溶液中, 0.5 A ∙g-1 电流密度下其比电容达到315 F ∙g-1, 10 A ∙g-1 时仍能保持212 F ∙g-1 的高比容 量, 能量密度为40.5 Wh ∙kg-1, 5000 次循环后比电容保持率为86%, 表现出了良好的电化学性能. 关键词: 氧化石墨凝胶; 水热法; 多孔网状; 超级电容器; 比电容 中图分类号: O646 Effect of the Hydrothermal Reaction Temperature on Three-Dimensional Reduced Graphene Oxide′s Appearance, Structure and Super Capacitor Performance WANG Jian-De1 PENG Tong-Jiang2,3,* SUN Hong-Juan3 HOU Yun-Dan1 1 ( School of Materials Science and Engineering, Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621010, Sichuan Province, P. R. China ; 2 Center of Forecasting and Analysis, Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621010, Sichuan Province, P. R. China; 3I