【摘 要】
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超级电容器是典型的能源存储设备,它能够有效储能并且可以减缓全球环境污染和化石燃料的消耗.选择合适的电极材料对超级电容器的性能发挥有着十分重要的意义.这里,我们利
【机 构】
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陕西省光电技术与功能材料省部共建国家重点实验室培育基地国家光电技术与纳米功能材料国际科技合作中心西北大学光子学与光子技术研究所,西安,710069
【出 处】
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2014中国动力储能技术与材料大会
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超级电容器是典型的能源存储设备,它能够有效储能并且可以减缓全球环境污染和化石燃料的消耗.选择合适的电极材料对超级电容器的性能发挥有着十分重要的意义.这里,我们利用灵巧的水热合成法制备出了氮掺杂石墨烯与Fe2O3 复合电极材料(NGFeCs),其超级电容性能十分优异.材料的结构和形貌通过X 射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜、透射电镜以及X 射线光电能谱的方法表征.结果显示出样品中Fe2O3 颗粒的尺寸大概为20-100nm,并且均匀的分布于氮掺石墨烯(NG)薄膜上(图1).电化学性能则通过循环伏安法和恒流充放电法测试,测试电压区间在-1.1V 至0.1V(vs.SCE),电解液为1M Na2SO4.制备出的NGFeCs 表现出比未掺杂石墨烯与Fe2O3 复合物(GFeCs)更好的电化学性能(图2).在2 A/g 的电流密度下,NGFeCs 电极的比电容为260.1 F/g(GFeCs 电极为150.4 F/g).另外,在2 A/g 的电流密度下经过1000 次循环后,NGFeCs 电极的比电容仍然有着82.5％(214.6 F/g)的保持率(GFeCs电极为61.4％).同时对样品进行了电化学交流阻抗谱(EIS)的测量,其频率范围为100 kHz至10 mHz.结果显示出NGFeCs 电极的内阻抗与传质阻抗都比GFeCs 电极的要小.我们认为,优异的电化学性能归功于氮掺杂(尤其是吡咯型氮)引起的电子导电性的提高以及形成了更多的活性位及成核位.
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