鳞状CoMn2O4/石墨烯复合材料的制备及在超级电容器中的应用

doi:10.7503/cjcu20180158

高等学校化学学报 ›› 2018, Vol. 39 ›› Issue (9): 2010.doi: 10.7503/cjcu20180158

鳞状CoMn₂O₄/石墨烯复合材料的制备及在超级电容器中的应用

李龙¹, 胡红利¹(), 丁书江²

1. 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室, 2. 西安交通大学理学院, 西安 710049

收稿日期:2018-02-28 出版日期:2018-09-07 发布日期:2018-05-12
作者简介:
联系人简介: 胡红利, 男, 博士, 教授, 主要从事储能材料及器件研究. E-mail: hlhu@mail.xjtu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 51777151)和中国西电集团-西安交通大学电气技术研究院研究基金(批准号: XDRD16001)资助.

Facile Synthesis of Scale-like CoMn₂O₄ Nanosheets on Reduced Graphene Oxide for Supercapacitors^†

LI Long¹, HU Hongli^1,^*(), DING Shujiang²

1. State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment, 2. School of Science, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China

Received:2018-02-28 Online:2018-09-07 Published:2018-05-12
Contact: HU Hongli E-mail:hlhu@mail.xjtu.edu.cn
Supported by:
† Supported by the National Natural Science Foundation of China(No. 51777151) and the Research Fund of China XD Group-Xi’an Jiaotong University Electrical Technology Research Institute(No.XDRD16001).

摘要/Abstract

摘要：

通过简单的共沉淀反应和热处理过程在还原氧化石墨烯(rGO)表面生长鳞状锰酸钴(CoMn₂O₄)纳米片, 得到了CoMn₂O₄/rGO复合材料. 通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、 X射线衍射(XRD)以及X射线光电子能谱(XPS)对样品的结构和组成进行了表征. 电化学性能测试结果表明, CoMn₂O₄/rGO具有较好的储能性能和优良的循环稳定性. 当电流密度为2 A/g时, CoMn₂O₄/rGO的比电容可达1000.8 F/g. 经过1000周充放电循环后比电容保持率为93.6%.

关键词: 鳞状结构, 锰酸钴纳米片, 还原氧化石墨烯, 超级电容器, 电极材料

Abstract:

Scale-like CoMn₂O₄ nanosheets anchoring on reduced graphene oxide(CoMn₂O₄/rGO) were fabricated via a facile co-precipitation and thermal process. The resulting product of CoMn₂O₄/rGO was characterized by field emission scanning electron microscopy(FESEM), transmission electron microscopy(TEM), X-ray diffraction(XRD) and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS). When evaluated its potential as electrode material in supercapacitors, CoMn₂O₄/rGO nanocomposites exhibit enhanced energy storage performance with high specific capacitance(1000.8 F/g at 2 A/g) and excellent cycle stability(93.6% capacitance retention after 1000 cycles).

Key words: Scale-like structure, CoMn₂O₄ nanosheets, Reduced graphene oxide, Supercapacitor, Electrode material

中图分类号:

O646

TrendMD:

李龙, 胡红利, 丁书江. 鳞状CoMn₂O₄/石墨烯复合材料的制备及在超级电容器中的应用. 高等学校化学学报, 2018, 39(9): 2010.

LI Long,HU Hongli,DING Shujiang. Facile Synthesis of Scale-like CoMn₂O₄ Nanosheets on Reduced Graphene Oxide for Supercapacitors^†. Chem. J. Chinese Universities, 2018, 39(9): 2010.

图/表 7

Fig.1 SEM images of CoMn2O4/rGO(A,B) and CoMn2O4 aggregates(C,D)

Fig.2 TEM images(A,B) and HRTEM images(C,D) of CoMn2O4/rGO Inset of (D) shows the SAED pattern.

Fig.3 HAADF-STEM image of CoMn2O4/rGO(A), overall constructed elemental distribution(B), and STEM-EDX elemental mapping of CoMn2O4/rGO(C—F) (C) Co; (D) Mn; (E) O; (F) C.

Fig.4 XRD pattern of CoMn2O4/rGO

Fig.5 Survey(A), Co2p(B), Mn2p(C), O1s(D) and C1s(E) XPS spectra for CoMn2O4/rGO

Fig.6 CV curves at various scan rates(A), charge-discharge voltage profiles at various current densities(B) and the calculated specific capacitance as a function of current density for CoMn2O4/rGO electrode(C) and cycling performance at current density of 5 A/g for CoMn2O4/rGO(a) electrode and CoMn2O4(b) aggregates electrode(D)

Fig.7 Electrochemical impedance spectra of CoMn2O4/rGO electrode before and after 1000 cycles(A) and the equivalent circuit for the electrochemical impedance spectra(B) Inset of (A) shows the magnified part of the high frequency region.

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鳞状CoMn₂O₄/石墨烯复合材料的制备及在超级电容器中的应用

Facile Synthesis of Scale-like CoMn₂O₄ Nanosheets on Reduced Graphene Oxide for Supercapacitors^†

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