纳米MnO₂/石墨烯复合材料的制备及其超级电容性能

【作者】 金显明； 汪形艳； 唐熠； 戴友芝；

【机构】 湘潭大学；

【摘要】 电容器作为一种新型储能装置,其性能介于传统电容器和二次电池之间,具功率密度高、循环寿命长和温度适应力强等特点,并且已经在消费性电子产品、电动汽车及国防设备等应用领域崭露头角。影响超级电容器性能优劣的最关键因素是电极材料。石墨烯具有高比表面积、导电性好和电位窗口宽等优点,是极具研究价值的新型超级电容器电极材料。而作为金属氧化物代表的二氧化锰具有很高的法拉第电容。因此,充分发挥两类材料的优势,制备二氧化锰/石墨烯复合电极材料将提高超级电容器整体性能。本文首先以天然石墨为原料,采用改良的Hummers法制备氧化石墨烯（GO）,并以GO为基体,高锰酸钾为锰源,一水硫酸锰为还原剂,通过水热法使三者发生氧化还原反应,一步合成二氧化锰/石墨烯气凝胶复合材料。用SEM、XRD和TG研究了复合材料的结构和形貌,结果发现石墨烯气凝胶表面负载着一定量的球形颗粒物,该球形颗粒物为无定型纳米二氧化锰,含量约为23.4%。电化学性能测试表明,当扫描速度为2 mV s^-1时,电极的比电容可达258.9 F·g^-1,比相同条件下传统水热法制备的石墨烯气凝胶(185.2 F·g^-1)比电容提高39.8%。该复合材料的电容器在循环初期有一定的衰减,500次循环后比电容基本稳定。更多还原