电沉积法制备石墨烯/MnO2纳米复合电极的电容性能

邓高，何捍卫



电沉积法制备石墨烯/MnO2纳米复合电极的电容性能

邓高，何捍卫

(中南大学 粉末冶金国家重点实验室，长沙 410083)

采用循环伏安法，先在泡沫镍基体上沉积多孔结构的MnO2纳米片，然后再沉积一层还原石墨烯，得到石墨烯/ MnO2复合材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)与X射线光电子能谱仪(XPS)分析该材料的形貌、结构与价态。采用循环伏安、恒流充放电和电化学交流阻抗技术测试材料的比电容、循环稳定性和阻抗。结果表明，MnO2为纳米片状结构，石墨烯基本覆盖了MnO2沉积层。MnO2与石墨烯复合后，等效串联电阻由0.83 Ω减小到0.4 Ω，电荷转移电阻由9.34 Ω下降到6.76 Ω。在2 A/g充放电电流密度下，石墨烯/MnO2复合电极的比电容为501 F/g，比MnO2增大25%，在充放电循环3 000次后电容保持率为84%。

超级电容器；电沉积；MnO2；石墨烯；纳米结构；复合电极

超级电容器因具有功率密度大、可逆性好、循环寿命高等优点而广泛应用于电子产品、智能电网和混合动力汽车等领域[1−3]。电极是超级电容器的核心，电极材料主要有3大类：碳材料、金属氧化物和导电聚合物。MnO2是基于赝电容储能机理的金属氧化物，储量丰富、廉价和理论比电容高[4−5]，但纯MnO2导电性差，直接影响其作为电极材料的应用前景[6]。石墨烯具有良好的电子导电性[7]，因此有人将其与MnO2复合制备石墨烯/MnO2复合电极材料，不仅能提高电极材料的导电性能，而且能增加电容[8−9]。目前，制备石墨烯/MnO2复合材料的方法有物理混合、溶液凝胶法、水热法和电沉积法[10−13]。物理混合法是将MnO2和石墨烯通过搅拌、球磨等方法实现混合，虽然方法简单，但彼此间结合作用差，分布不均匀。……