mn_3o_4_氧化石墨烯纳米复合物的制备及其超级电容性能 - 副本

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1、第２３卷第２期化学研究中国科技核心期刊２０１２年３月ＣＨＥＭＩＣＡＬＲＥＳＥＡＲＣＨｈｘｙｊ＠ｈｅｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎＭｎ３Ｏ４／氧化石墨烯纳米复合物的制备及其超级电容性能苏海芳１，王腾２，张胜义１＊（安徽大学化学化工学院，安徽合肥２３００３９）摘要：利用锰前驱体与氧化石墨烯（ＧＯ）原位反应制备了Ｍｎ３Ｏ４／ＧＯ纳米复合物超级电容器电极材料；采用扫描电镜、透射电镜及Ｘ射线衍射仪分析了纳米复合物的形貌和结构；并利用交流阻抗分析及充放电测试测定了纳米复合材料的电化学性质和电容性质．结果表明，引入氧化石墨烯可增强纳米复合物的导电性及稳定性，提高Ｍｎ３Ｏ４的电容特性，从而使得纳米复合物具有较高的比电容（

2、３５０Ｆ／ｇ）和较长的循环寿命（超过１０００次）．关键词：Ｍｎ３Ｏ４；氧化石墨烯；纳米复合物；超级电容性质中图分类号：Ｏ６５文献标志码：Ａ文章编号：１００８－１０１１（２０１２）０２－０００４－０４ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＭｎ３Ｏ４／ｇｒａｐｈｅｎｅｏｘｉｄｅｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅａｎｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｉｔｓｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｉｖｅｂｅｈａｖｉｏｒ１，ＷＡＮＧＴｅｎｇ２，ＺＨＡＮＧＳｈｅｎｇ－ｙｉ１＊ＳＵＨａｉ－ｆａｎｇ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，ＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｅｆｅｉ２３００３９，Ａｎｈｕｉ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｎ３Ｏ４ａ

3、ｓａＭｎｐｒｅｃｕｒｓｏｒｗａｓａｌｌｏｗｅｄｔｏｉｎ－ｓｉｔｕｒｅａｃｔｗｉｔｈｇｒａｐｈｅｍｅｏｘｉｄｅ（ＧＯ）ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇＭｎ３Ｏ４／ＧＯｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅａｓａｃａｎｄｉｄａｔｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｍａｔｅｒｉａｌｏｆｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ．Ｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ，ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｎｄｐｈａｓｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆａｓ－ｏｂｔａｉｎｅｄｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｗｅｒｅａｎａ－ｌｙｚｅｄｂｙｍｅａｎｓｏｆｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，ａｎｄＸ－ｒａｙｄｉ

4、ｆｆｒａｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｃａｐａｃｉｔｉｖｅｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｔｈｅｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｗｅｒｅｅｘａｍｉｎｅｄｕｓｉｎｇａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔｉｍｐｅｄａｎｃｅｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｇａｌｖａｎｏｓｔａｔｉｃｃｈａｒｇｅ／ｄｉｓｃｈａｒｇｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ．ＲｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｏｆＧＯｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅａｓｗｅｌｌａｓｔ

5、ｈｅｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｉｖｅｂｅｈａｖｉｏｒｏｆＭｎ３Ｏ４．Ａｓａｒｅｓｕｌｔ，ａｓ－ｐｒｅｐａｒｅｄＭｎ３Ｏ４／ＧＯｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｈａｓａｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ（３５０Ｆ／ｇ）ａｎｄａｌｏｎｇｃｙｃｌｅｌｉｆｅ（ｏｖｅｒ１０００ｔｉｍｅｓ）．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍｎ３Ｏ４；ｇｒａｐｈｅｎｅｏｘｉｄｅ；ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅ；ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｉｖｅｂｅｈａｖｉｏｒ对能源日益增长的需求激发了人们对能量储存和能量转换研究的广泛兴趣．超级电容器由于能量密度［１－２］高、循环使用寿命长、使用成本低被认为是一种很有希望的高效能量储存装置．而电极材料是提

6、高超级［３－５］［６－７］［８－９］电容器性能的关键．近年来，超级电容器电极材料的研究集中在金属氧化物、碳和导电聚合物等方面．其中，金属氧化物Ｍｎ３Ｏ４原料丰富、成本低、环境友好，是一种有应用前景的电极材料．但是，极低－７－８［１０］的电导率（１０～１０Ｓ／ｃｍ）大大限制了Ｍｎ３Ｏ４在超级电容器中的应用．石墨烯或氧化石墨烯是一种新近发现的二维材料，它具有大的比表面积、良好的导电性和化学稳定性，可以作为合成纳米材料的载体，而用［１１－１３］作超级电容器电极材料．作者利用锰前驱体与氧化石墨烯（ＧＯ）的原位反应制备Ｍｎ３Ｏ４／ＧＯ纳米复合物，通过一系列分析测试实验，表征了所得纳米复合物的结构和相貌，

7、研究了所得纳米复合物的充放电性质．收稿日期：２０１１－１１－１２．基金项目：国家自然科学基金资助项目（２０８７５００１）．作者简介：苏海芳（１９８３－），女，硕士，研究方向为纳米复合材料的制备和性质测试．＊通讯联系人，Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｙｚｈａｎｇｉ＠１２６．ｃｏｍ．第２期苏海芳等：Ｍｎ３Ｏ４／氧化石墨烯纳米复合物的制备及其超级电容性能５１实验部分１．１复合物的制备［１４］采用改进的Ｈｕｍｍｅｒｓ法