| 纳米纤维素/还原氧化石墨烯复合材料用于高性能超级电容器 |
| Nanocellulose/reduced graphene oxide composites for high performance supercapacitors |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 魏良 | 齐齐哈尔大学材料科学与工程学院, 齐齐哈尔 161006
黑龙江省聚合物基复合材料重点实验室, 齐齐哈尔 161006 | | | 王健恺 | 齐齐哈尔大学化学与化学工程学院, 齐齐哈尔 161006 | | | 刘凯歌 | 齐齐哈尔大学材料科学与工程学院, 齐齐哈尔 161006
黑龙江省聚合物基复合材料重点实验室, 齐齐哈尔 161006 | | | 周青云 | 齐齐哈尔大学材料科学与工程学院, 齐齐哈尔 161006
黑龙江省聚合物基复合材料重点实验室, 齐齐哈尔 161006 | | | 潘昊鑫 | 齐齐哈尔大学材料科学与工程学院, 齐齐哈尔 161006
黑龙江省聚合物基复合材料重点实验室, 齐齐哈尔 161006 | | | 樊姗 | 齐齐哈尔大学材料科学与工程学院, 齐齐哈尔 161006
黑龙江省聚合物基复合材料重点实验室, 齐齐哈尔 161006 | leon1981@163.com | | 张永 | 齐齐哈尔大学材料科学与工程学院, 齐齐哈尔 161006
黑龙江省聚合物基复合材料重点实验室, 齐齐哈尔 161006 | 15804528735@163.com |
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| 摘要: 以高浓度氧化石墨烯(GO)溶液作为反应前驱体，纳米纤维素(NC)作为物理间隔物和电解液储存器，通过简单的一步水热法制备了纳米纤维素/还原氧化石墨烯(NC/rGO)复合材料，并探究了其作为超级电容器电极材料的潜力。结果如下：NC添加量为1 mL所制备的NC/rGO-1具有最佳电化学性能。基于NC/rGO-1的无黏合剂对称型超级电容器在0.3 A·g-1的电流密度下显示出了269.33 F·g-1和350.13 F·cm-3的高质量和体积比电容，并在10.0 A·g-1时仍能达到215.88 F·g-1和280.62 F·cm-3(其初始值的80.15%)。组装器件还显示出了较高的质量和体积能量密度(9.3 Wh·kg-1和12.13 Wh·L-1)和出色的循环性能(10 A·g-1下10 000次循环后其初始比电容仅减少6.02%)。 |
| 关键词: 石墨烯 纳米纤维素 超级电容器 |
| 基金项目: 国家自然科学基金(No.52072191)、黑龙江省自然科学基金联合引导项目(No.LH2020E126)、黑龙江省省属本科高校基本科研业务费青年项目(No.135509204)和齐齐哈尔大学研究生创新科研项目(No.YJSCX2020016)资助。 |
| Abstract: Nanocellulose/reduced graphene oxide (NC/rGO) composites were prepared by a simple one-step hydro-thermal method using high-concentration graphene oxide (GO) solution as the reaction precursor and nanocellulose (NC) as the physical spacer and electrolyte reservoirs. Subsequently, we explored the potential of NC/rGO as elec-trode materials for supercapacitors. Due to its dense porous structure and large oxygen-containing functional group content, NC/rGO-1 prepared with 1 mL NC exhibited the best electrochemical performance. The binder-free sym-metric supercapacitor based on NC/rGO-1 showed high gravimetric and volumetric specific capacitance of 269.33 F·g-1 and 350.13 F·cm-3 at a current density of 0.3 A·g-1. These values can still reach 215.88 F·g-1 and 280.62 F· cm-3 at 10.0 A·g-1 (80.15% of its initial value). The assembled device also displayed high gravimetric and volumet-ric energy densities (9.3 Wh·kg-1 and 12.13 Wh·L-1) and excellent cycling performance (the initial specific capacitance decreased by only 6.02% after 10 000 cycles at 10 A·g-1). |
| Keywords: graphene nanocellulose supercapacitor |
| 投稿时间：2022-08-23 修订日期：2022-11-02 |
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| 魏良,王健恺,刘凯歌,周青云,潘昊鑫,樊姗,张永.纳米纤维素/还原氧化石墨烯复合材料用于高性能超级电容器[J].无机化学学报,2023,39(3):456-464. |
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