α-Fe2O3/石墨烯水凝胶复合材料的自组装制备及电化学性能

doi:10.7503/cjcu20200153

摘要/Abstract

摘要： 采用水热法自组装合成超薄α-Fe₂O₃/还原氧化石墨烯水凝胶（3DGH）复合材料.复合材料的物性表征和电化学测试结果表明，α-Fe₂O₃/3DGH材料呈三维多孔结构，直径约100 nm的α-Fe₂O₃颗粒均匀生长在还原氧化石墨烯片层上；通过调节复合材料中Fe³⁺的负载量，可实现α-Fe₂O₃颗粒的可控生长，粒径为200~30 nm；作为超级电容器的电极材料，α-Fe₂O₃粒径为100 nm左右时，铁负载量为40%的α-Fe₂O₃/3DGH复合材料具有最大的比电容（750.8 F/g，1 A/g）和循环稳定性（在10 A/g电流密度下，充放电5000次后比电容保持率为81.9%），高于纯α-Fe₂O₃材料的比电容（251.6 F/g，1 A/g）和循环稳定性（充放电5000次后比电容保持率为43.8%）.

关键词: α-Fe₂O₃, 氧化石墨烯, 多孔结构, 超级电容器

Abstract: Self-assembed α-Fe₂O₃/reduced graphene oxide hydrogel(3DGH) composites were synthsized by facile hydrothermal method. The samples were characterized by X-ray diffraction(XRD), Raman spectroscopy(Raman), X-ray photoelectron spectroscopy(XPS), scanning electron microscopy(SEM) and transmission electron microscopy(TEM). The α-Fe₂O₃ nanoparticles(about 100 nm in diameter) grow on the three-dimensional porous structure of reduced graphene oxide(RGO). In addition, the particle size of α-Fe₂O₃ can be controlled from 200 nm to 30 nm via adjusting the loading of Fe³⁺. This results show that the α-Fe₂O₃/3DGH composite with a Fe³⁺ loading amount of 40% and particle size of 100 nm has the maximum specific capacitance(750.8 F/g at 1 A/g) and good cyclic performance(the specific capacitance retention is 81.9% after 5000 cycles at 10 A/g), which is higher than that of pure α-Fe₂O₃(251. F/g at 1 A/g and 43.8% after 5000 cycles).

Key words: α-Fe₂O₃, Graphene oxide, Porous framework, Supercapacitor

中图分类号:

O646

TrendMD:

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α-Fe₂O₃/石墨烯水凝胶复合材料的自组装制备及电化学性能

Synthesis of Self-assembled α-Fe₂O₃/Graphene Hydrogel for Supercapacitors with Promising Electrochemical Properties

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