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我院本科生在国际期刊Ceramics International发表研究成果

2019-05-16 文字:  点击:[]

 超级电容器作为储能器件具有功率密度高、充/放电速度快以及循环寿命长等优点,在储能领域中受到广泛关注。基于赝电容特性的过渡金属氧化物具有较大的理论比电容,已成为超级电容器电极材料的理想选择。目前,存在的主要问题是实际比电容与理论值差距较大,这直接导致器件的能量密度低,而且倍率特性较差,这些问题成为制约该领域发展的瓶颈。

 最近,由我院陆青山副教授指导的2015级应用物理学专业国家级创新基金项目,在超级电容器电极材料的研究上取得了进展,研究成果在SCI二区TOP期刊Ceramics InternationalIF=3.057)上发表。原文链接为:https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.05.035文中利用简单的水热法制备了过渡金属氧化物杂化还原石墨烯三元复合电极材料(Co3O4/NiO/rGO),详细研究了煅烧温度、各组分配比与形貌结构及电化学性能之间的关系。通过优化实验参数,增强各组分之间的协同作用,有效提高了电化学性能,这对于开发高性能超级电容器电极材料具有重要参考。

  还原石墨烯rGO具有超薄纸状褶皱形态的二维薄片结构,具有较高的比表面积,过渡金属氧化物Co3O4/NiO纳米颗粒尺寸均一,均匀地分布在rGO纳米片表面,有效降低了Co3O4/NiO发生团聚,进一步增强了电极材料的表面积和活性反应位点。

 

                      图1 样品的形貌与微结构rGOa),Co3O4/NiOb-d),Co3O4/NiO/rGOe-i

  Co3O4/NiO/rGO作为电极材料,过渡金属氧化物丰富的氧化态提供了充足的氧化还原反应,较高的比表面积增强了参与反应的活性位点。rGO的高电导特性有利于载流子的快速迁移,使得电极材料可以进行快速可逆的氧化还原反应,增强赝电容效应。在电流密度为0.5 A/g时,Co3O4/NiO/rGO表现出325 F/g的比电容,显著高于单组元和二元复合材料的比电容,优异的电化学性能归功于三元组分的协同作用。

 

 

 图2 Co3O4/NiO/rGO电极材料的电化学性能: 伏安循环特性(a),恒流充放电(b),比电容对比图(c)和交流阻抗谱(d

 该论文以内蒙古大学为完成单位,作者依次为本科生吴娟、周建恒、林琪、罗磊和陆青山副教授(通讯作者)。该工作得到国家大学生创新创业训练项目的支持(201710126027)。吴娟同学为该项目主持人,起到了至关重要的作用,她积极带领组员们投身实验,起到了很好的带头作用,在实验中发现问题,解决问题,以身作则,组织组员们进行论文的撰写和后期的修改,当然这离不开组员间的默契配合,大家的共同努力才能有今天的成果。

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