RxMn1-xFe2O4/石墨烯复合材料的制备及电化学性能研究

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本论文采用溶剂热法制备了不同金属含量的铁氧体,利用SEM和XRD等表征手段,表征其形貌结构并测试电化学性能,得出电性能最佳的金属含量配比;其后,将之与不同质量分数石墨烯复合形成复合材料,表征其形貌结构,并测试电化学性能,期冀能实现铁氧体与石墨烯在电化学性能方面的协同效应,进而制备性能优异的超级电容器电极材料。  (1)以金属盐为原料,PVP(聚乙烯吡咯烷酮)作表面分散剂,醋酸铵作缓慢沉淀剂,乙二醇为溶剂,制备不同金属含量的铁氧体RxMn1-xFe2O4(R=Cu,Ni,Zn),所制备的粒子在扫描电镜下呈球形,粒径约为200nm;经恒流充放电测试表明,不同金属配比会影响铁氧体的电化学性能,当x=0.1或0.9时,RxMn1-xFe2O4的比电容达到最大,分别为820F/g(R=Zn,x=0.9)、965F/g(R=Ni,x=0.1)、967.5F/g(R=Cu,x=0.1);反之,当x=0.5时,RxMn1-xFe2O4的比电容最小,分别为330F/g(R=Zn)、405F/g(R=Ni)、307.5F/g(R=Cu);  (2)利用经改良的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),在扫描电镜下观察,所制备的样品为带有褶皱的片层结构;通过傅里叶变换红外,可以观察到,制备好的氧化石墨烯表面含有多种氧化官能团;  (3)采用一步溶剂热法,将已制备好的含有多种官能团的氧化石墨烯和金属盐在200℃的条件下,反应24h,制备Cu0.1Mn0.9Fe2O4/石墨烯、Ni0.1Mn0.9Fe2O4/石墨烯和Zn0.9Mn0.1Fe2O4/石墨烯复合材料,通过XRD和SEM对上述不同复合材料进行物相及微观形貌表征,并利用电化学工作站分别对其进行电化学性能分析,探讨不同质量分数的石墨烯对复合材料所表现出来的电化学性能的影响,结果表明,复合材料的电化学性能随着石墨烯含量的增加,呈现出先增后减的趋势,当复合材料中石墨烯的质量分数为25%时,复合材料的比电容达到最大。
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