氢氧化镍/还原氧化石墨烯复合材料的制备及其电化学性能

张 杰

(衡水学院应用化学系，衡水 053000)

0 引 言

近年来，随着人们对可持续资源的需求不断增加，储能设备在便携式电子设备和各种微电源系统中显得越来越重要[1]。超级电容器是新的能量存储器件，既稳定又环保。因具有充放电快速、高功率密度高和循环寿命长等优点而受到人们的广泛关注[2]。在广泛的金属氧化物材料中，最有前途的是Ni(OH)2，其具有高结构理论电容(2 081 F/g)和低成本、环境友好、在碱性电解质中稳定性强的特点，但其低电导率和低循环寿命限制了其作为赝电容材料的应用[3]。为了克服以上缺点，研究者利用各种碳材料，如碳纳米管(CNTs)、石墨烯和还原石墨烯复合电极解决上述问题[4-6]。另外，导电聚合物、有序碳框架、碳量子点也被使用[7-9]。碳质材料的引入带来了很多好处：(1)碳质材料可以调控镍基材料的生长，减小整体复合材料的尺寸；(2)抑制氧化镍/氢氧化物的团聚，纳米结构的氧化镍/氢氧化物具有较高的表面能，在无碳质材料的情况下容易聚集形成大颗粒；(3)碳质材料可作为支架用于镍基材料的精确定位，因此，它们在充放电周期中的运动是最小的；(4)在循环试验过程中，体积变化被介导；(5)增强了整体复合材料的导电性，促进了电荷转移过程[10]。碳电极材料中最有代表性的就是石墨烯，石墨烯材料由于具有优异的电化学稳定性和良好的电子传导性，被称作最具应用价值的电极材料之一。因此本文通过制备石墨烯和镍氢氧化镍的复合材料，利用两者的协同作用来提高氢氧化镍电极的综合性能。……