还原氧化石墨烯/碳纳米管/Co_3O_4三元复合材料的制备与电化学性能

将低温水热反应和低温热处理相结合,制备了含还原氧化石墨烯(RGO)、碳纳米管(CNTs)和Co3O4的三元纳米复合材料RGO-CNTs-Co3O4;利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜分析了合成产物的相组成和微观结构,分析了其形成过程;并利用电化学测试装置测定了其作为锂离子电池负极材料的电化学性能.结果表明,在合成反应过程中,氧化石墨烯被还原剂肼还原为石墨烯,同时在石墨烯和CNTs表面生成氢氧化钴;再经低温热处理得到RGO-CNTs-Co3O4三元复合材料.Co3O4纳米颗粒均匀分散在由RGO片层和CNTs组成的三维网络结构中;这种三维网络结构既有利于电子和离子的传输,又能够有效抑制Co3O4在脱嵌锂过程中因体积变化引起的结构破坏.总体而言,合成的新型三元复合材料具有高的比容量以及良好的循环性能与倍率性能.     

多孔纳米立方FeSe2/石墨烯复合材料的可控构建及在钠离子电池中的应用

设计具有较高比容量和循环稳定性的负极材料对于钠离子电池的发展至关重要。过渡金属硒化物因其具有较高的理论容量而成为潜在的负极材料。但是,硒化物电导率低下且在钠离子嵌入/脱出的过程中会发生较大程度的体积膨胀,导致比容量快速下降。因此,结构调控显得尤为重要。通过常规水热法在二维还原氧化石墨烯（rGO）上原位生长多孔纳米立方体FeSe₂,制备了具有更多活性位点和结构更加稳定的FeSe₂/rGO复合材料。当用作钠离子电池的负极时,复合材料FeSe₂/rGO在0.2 A/g时比容量为694.6 mA?h/g,在2.0 A/g电流密度下,循环300圈后比容量为300 mA?h/g。     

石墨烯复合材料在锂离子电池中的研究进展

石墨烯复合材料因其独特的结构和优异的性质被认为是最有潜力的锂离子电池负极材料之一.石墨烯基复合材料是解决充放电过程中的电极体积变化导致电池的循环性能变差这一问题的有效途径.本文作者综述了多种石墨烯基复合材料作为锂离子电池负极时的电化学性能,并展望了未来的研究方向.     

α-氧化铁介孔纳米材料的制备及其在锂/钠离子电池中的电化学性能

采用硬模板法合成了具有六方排列的平行圆柱形有序孔道介孔α-氧化铁(α-Fe_2O_3),并将其用作锂离子、钠离子电池的负极材料。所制备的介孔α-Fe_2O_3凭借其独特的有序介孔结构,有效缓解电极在充放电过程中的体积效应,提高了电解液浸润性,促进锂/钠离子的转移和传输,从而在锂离子及钠离子电池中均表现出优异的电化学性能。作为锂离子电池负极时,其首圈放电比容量为983.9 mAh·g~(-1)。经过100次循环后,其放电比容量为1 188.0 mAh·g~(-1)。在钠离子电池中,其首圈放电比容量为687.7mAh·g~(-1)。经过50次循环后,仍有316.9 mAh·g~(-1)的放电比容量。     

钠离子电池电极材料研究进展

室温钠离子电池由于原料丰富,分布广泛,价格低廉,引起了人们的研究兴趣。然而,由于钠离子相对于锂离子较重且半径较大,这会限制钠离子在电极材料中的可逆脱嵌过程,从而影响电池的电化学性能。因此研发先进的电极材料成为钠离子电池实用化的关键。本文中我们主要介绍了几种典型的钠离子电池电极材料,并对其最新的研究进展进行了简要综述,将为钠离子电池新型电极材料的研究提供基础。     

钠离子电池电极材料研究进展

室温钠离子电池由于原料丰富,分布广泛,价格低廉,引起了人们的研究兴趣。然而,由于钠离子相对于锂离子较重且半径较大,这会限制钠离子在电极材料中的可逆脱嵌过程,从而影响电池的电化学性能。因此研发先进的电极材料成为钠离子电池实用化的关键。本文中我们主要介绍了几种典型的钠离子电池电极材料,并对其最新的研究进展进行了简要综述,将为钠离子电池新型电极材料的研究提供基础。     

石墨烯/还原氧化石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及在超级电容器中的应用

本研究以低成本、易规模化的亲水性石墨烯/氧化石墨烯为前驱体,通过原位聚合的方法制备石墨烯/氧化石墨烯/聚苯胺复合材料,经过化学还原后制备得到石墨烯/还原氧化石墨烯/聚苯胺复合材料.采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和傅里叶红外变化光谱仪(FT-IR)对制备的材料进行了结构和形貌的表征.运用循环伏安法...     

三维多孔还原氧化石墨烯气凝胶的制备及其在锂离子电池中的应用

以天然鳞片石墨为原料,采用改良的Hummers方法,制备了高纯度的薄层或单层氧化石墨(GO);并以抗坏血酸为还原剂,通过自组装还原的方式成功制备了具有三维多孔独巨石结构的还原氧化石墨烯(rGO)气凝胶,其形貌和结构经FT-IR, SEM, TEM, XRD和XPS表征。并对其作为锂离子电池负极材料的电化学性能进行了测试。结果表明：rGO气凝胶独特的形貌和结构提高了其比容量和循环性能,在100 mA·g^-1电流密度下首周放电比容量可达1 700 mAh·g^-1,首周充电比容量达710 mAh·g^-1,经过100周循环后放电比容量仍可保持在450 mAh·g^-1,库伦效率保持在98%。     

MoO_3纳米带/RGO复合材料的制备及其电化学性能研究

以水杨酸为模板剂和还原剂,采用水热法制备得到了一种MoO3纳米带/RGO复合材料。利用XRD、SEM、TEM、拉曼光谱、恒流充放电、交流阻抗等手段对样品的结构、形貌以及电化学性能进行表征。测试结果表明,MoO3纳米带/RGO复合材料作为锂离子电池负极材料,在50 m A·g-1的电流密度下可逆比容量为1 000 m Ah·g-1,循环50次后比容量还保持在950 m Ah·g-1,相比于MoO3纳米带其容量保持能力和循环性能得到了显著改善。     

功率型锂离子电池负极材料TiO2/石墨烯的制备及其电化学性能研究

采用无表面活性剂回流法制备了蜂窝状TiO2/石墨烯(GNs)复合材料.扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)表征结果表明,TiO2颗粒约5～10 nm,均匀地分散在石墨烯的表面.锂电池测试显示,1C充电容量稳定在240.1 mAh.g-1;30C充电容量为169.5 mAh.g-1;当电流调回1C时,其充电容量仍可完全恢复(241.7 mAh.g-1);10C 300周期循环电极容量保持率为89.8%.     

二氧化锆/石墨烯复合材料对亚硝酸盐的电化学传感研究

制备了一种二氧化锆/还原氧化石墨烯(ZrO2NPs/rGO)复合材料修饰电极的亚硝酸盐电化学传感器,并成功用于亚硝酸盐的检测.采用循环伏安法和电流-时间曲线考察了修饰电极的电化学行为.实验结果表明,ZrO2NPs/rGO复合材料修饰电极对亚硝酸盐具有良好的电流响应.在最优实验条件下,电流-时间曲线中的电流响应信号与亚硝酸盐浓度在3.0×10Symbolm@@_7～1.0×10Symbolm@@_6 mol/L和1.0×10Symbolm@@_6～6.0×10Symbolm@@_6 mol/L的范围内呈良好的线性关系,检测限为1.0×10Symbolm@@_7 mol/L(S/N 3).该传感器灵敏性高、稳定性和重现性好.使用此传感器检测实际样品香肠中的亚硝酸盐的回收率为93.7％～110.4％,相对标准偏差为1.6％～2.1％.     

CoO纳米颗粒/石墨烯纳米纤维复合材料的制备及电化学性能

用石墨烯和Co(CH₃COO)₂·4H₂O作为原料,利用超声辅助法合成了锂离子电池的负极材料CoO纳米颗粒/中空石墨烯纳米纤维复合物.采用X射线衍射(XRD)确定材料的物相组成,采用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察材料的表面形貌和微观结构,采用X射线光电子能谱(XPS)确定材料的价态结构.采用循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗谱表征材料的电化学性能.结果显示,在100 mA/g的电流密度下,循环了160次后,可逆容量仍超过800 mA/g,库仑效率保持在99%以上.该材料优异的电化学性能主要归因于石墨烯的中空纤维结构,中空内部可以容纳电解液,能直接将离子输送到颗粒表面,实现了离子的快速传输;二维中空纤维搭建成三维网络结构,实现了三维电子传导网络.     

有序介孔三氧化二铟/还原氧化石墨烯纳米复合材料的制备及可见光催化性能

以有序介孔三氧化二铟(m-In2O3)和还原氧化石墨烯(RGO)为原料,采用紫外光照射法合成了介孔三氧化二铟/还原氧化石墨烯(m-In2O3-RGO)复合光催化剂.利用N2吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、漫反射吸收光谱(DRS)和光电流测试等手段对样品进行表征.在可见光照射下,以对氯苯酚(4-CP)为目标污染物,考察了m-In2O3-RGO光催化剂的催化性能.结果表明,m-In2O3-RGO光催化剂具有完整的晶型和规则的孔道结构,有利于光生电子和空穴的分离.同时,作为固态电子受体与传输体的RGO促进了光生电子-空穴对的传输和分离,有效提高了可见光催化性能.掺杂2%(质量分数)RGO的复合光催化剂性能最佳,4 h可将4-CP降解96%以上,催化剂经多次循环使用后,其光催化活性基本保持不变.     

聚吡咯/氧化石墨烯层状复合材料的制备及其在超级电容器中的应用(英文)

通过将吡咯单体在低温下与氧化石墨烯进行原位聚合,获得聚吡咯/石墨烯(Ppy/CRGO)复合材料.采用场发射电子显微镜(FESEM)、红外(FT-IR)和热重分析(TGA)对复合物的表面形貌、结构进行表征.FESEM结果表明,通过控制氧化石墨烯(GO)和吡咯单体的质量比例,可以对复合物的层状和厚度进行调控.FT-IR和TGA结果表明,聚吡咯(Ppy)是通过化学键合的方式与氧化石墨烯复合在一起.通过机械冷压法将粉末状Ppy/CRGO复合物压成圆片电极,并探讨了石墨烯和聚吡咯复合比例、反应时间、烘干温度和孔隙率等因素对Ppy/CRGO复合物电极的电学和电化学性能的影响.结果表明,Ppy与CRGO质量比为10∶1所制得的Ppy/CRGO复合物的电容量为421 F·g-1,通过在电极中引入孔隙,电容量能进一步提升为509 F·g-1.     

Electrochemical Sensing Performances for Uric Acid Detection on Various Amine Adlayers Used in Immobilizing Reduced Graphene Oxide

We investigated an influence of amine adlayer on electrochemical sensing performances for uric acid detection on reduced graphene oxide (RGO)‐decorated indium‐tin oxide electrode surfaces. Various amine‐terminated molecules including aminoethyl aryldiazonium cation, 2,2′‐(ethylenedioxy)bis(ethylamine), 3‐aminopropyltriethoxysilane, polyethyleneimine were introduced as adlayers to electrostatically immobilize RGO on the electrode surfaces. The anodic oxidation current of uric acid was observed on the various surfaces with differential pulse voltammetry. The current was highly enhanced by electrocatalytic activity of RGO. The sensing performances including linearity, sensitivity, limit of detection, and correlation coefficient were measured and compared. The adlayer with 3‐aminopropyltriethoxysilane showed the best performances on the RGO‐modified surface.     

Electrochemical Sensor for Sensitive Determination of Capsaicin Using Pd Decorated Reduced Graphene Oxide

In this work, the reduced graphene oxide functionalized with poly dimethyl diallyl ammonium chloride (PDDA) modified palladium nanoparticles (PDDA‐rGO/Pd) had been facile synthesized and used as the sensing layer for sensitive determination of capsaicin. The prepared composite was characterized by transmission electron microscopy, UV‐visible absorption spectroscopy. The image demonstrated that Pd nanoparticles were uniformly distributed on the graphene surface. The electrochemical properties of the prepared sensor were investigated by cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The results showed that the nanocomposite exhibits attractive electrocatalytic activity towards the oxidation of capsaicin. This attributed to the synergistic action of the excellent properties of Pd nanoparticles and graphene nanosheets. Under optimized conditions, the electrochemical sensor possessed a dynamic linear range from 0.32 μM to 64 μM with a detection limit of 0.10 μM (S/N=3) for capsaicin detection. Moreover, the cost‐effective and simple fabrication procedure, good reproducibility and stability as well as acceptable accuracy for capsaicin determination in actual samples are also the main advantages of this method, which might have broad application in other amide alkaloid detection.     

用于压力传感的还原氧化石墨烯/丝蛋白基多孔复合材料

利用丝蛋白能够在还原氧化石墨烯片层上发生选择性聚集的特性,制备了还原氧化石墨烯片层上富集有丝蛋白微纤且分散性良好的还原氧化石墨烯片和丝蛋白混合溶液,并通过冷冻以及低温乙醇处理的方法得到一系列不同比例的还原氧化石墨烯/丝蛋白基多孔复合材料.随后,采用溶液浸泡的方法在多孔材料表面再次沉积还原氧化石墨烯,以进一步提高还原氧化石墨烯/丝蛋白基多孔复合材料的压敏导电性.系统观察和测试结果表明,还原氧化石墨烯的引入,不仅使得多孔材料内部出现了相应的微纳结构,同时也提高了多孔材料的力学性能.还原氧化石墨烯/丝蛋白基多孔复合材料在完全湿态下兼具较好的强度和弹性,可以在0%~80%的压缩应变之间实现良好的压缩回复效果和压力传感性能.其中,最佳比例下的还原氧化石墨烯/丝蛋白基多孔复合材料在低压力下的灵敏度可达0.15 kPa?1,在0~17.3 kPa范围内能够高效工作并且具有优异的电学稳定性和耐疲劳性.因此,还原氧化石墨烯/丝蛋白基多孔复合材料因其高灵敏度、宽工作范围、结构可调以及可塑性好等诸多优点,有望在柔性压力传感方面获得较好的应用.     

水系钠离子电池电极材料研究进展

随着太阳能、风能等可再生能源发电并网普及应用和智能电网建设,储能技术成为能源优化利用的核心技术之一。水系钠离子电池具有资源丰富、价格低廉等优势,作为未来电网储能的重要选择而成为近年来电化学储能技术前沿的研究热点。由于受到水的热力学电化学窗口限制及嵌钠反应的特殊性(例如溶液的pH值、氧的溶解等),以及容量、电化学电位、适应性及催化效应等,电极材料选择面临挑战,进而影响水系钠离子电池的应用。因此,电极材料成为水系钠离子电池的研究重点。本文简要概括了水系钠离子电池的特点,并对氧化物、聚阴离子化合物、普鲁士蓝类似物和有机物等电极材料体系的最新研究进展进行了总结,并概括了将来的发展方向,为推动水系钠离子电池的发展和能源优化研究奠定了基础。     

Synthesis and Electrochemical Performance of Electrostatic Self-Assembled Nano-Silicon@N-Doped Reduced Graphene Oxide/Carbon Nanofibers Composite as Anode Material for Lithium-Ion Batteries

Silicon-carbon nanocomposite materials are widely adopted in the anode of lithium-ion batteries (LIB). However, the lithium ion (Li⁺) transportation is hampered due to the significant accumulation of silicon nanoparticles (Si) and the change in their volume, which leads to decreased battery performance. In an attempt to optimize the electrode structure, we report on a self-assembly synthesis of silicon nanoparticles@nitrogen-doped reduced graphene oxide/carbon nanofiber (Si@N-doped rGO/CNF) composites as potential high-performance anodes for LIB through electrostatic attraction. A large number of vacancies or defects on the graphite plane are generated by N atoms, thus providing transmission channels for Li⁺ and improving the conductivity of the electrode. CNF can maintain the stability of the electrode structure and prevent Si from falling off the electrode. The three-dimensional composite structure of Si, N-doped rGO, and CNF can effectively buffer the volume changes of Si, form a stable solid electrolyte interface (SEI), and shorten the transmission distance of Li⁺ and the electrons, while also providing high conductivity and mechanical stability to the electrode. The Si@N-doped rGO/CNF electrode outperforms the Si@N-doped rGO and Si/rGO/CNF electrodes in cycle performance and rate capability, with a reversible specific capacity reaching 1276.8 mAh/g after 100 cycles and a Coulomb efficiency of 99%.     

Binary Metal Oxide Adsorbed Graphene Modified Glassy Carbon Electrode for Detection of Riboflavin

Tungsten oxide (W) decorated titanium oxide (T) adsorbed onto a graphene (Gr) and modified the glassy carbon electrode for the electrochemical quantification of riboflavin (RF) in edible food and pharmaceuticals. For comparison, nanocomposites are formed using graphene oxide (GO), reduced graphene oxide (rGO) and pure graphite (G) sheets to study the electrochemical activities towards riboflavin. The ternary WTGr modified GCE shows the highest electrocatalytic activity due to synergetic interactions between the metal oxide and graphene. The electrochemical observations are supported by the SEM, HRTEM, XRD, UV-Vis, Zeta potential (ζ) and size data. The sensor shows a wide linear range 20 nM–2.5 μM with a detection limit 25.24 nM and sensitivity (4.249×10⁻⁸ A/nM). The fabricated sensor is validated in real samples.