石墨烯是由sp2杂化的苯六元环组成的二维(2D)周期性蜂窝状晶格结构,是目前最理想的二维纳米材料。在室温下石墨烯具有在优异的电荷载体、优良的热导率、高比表面积和良好的化学稳定性等,能促进ZnS-MoS2固溶体光生电子-空穴的分离、转移和迁移,抑制光载流子的复合;此外,石墨烯能吸附大量的污染物,为光催化反应提供更多更理想的反应位点,且能够抑制ZnS-MoS2纳米颗粒团聚,使其均匀的生长在石墨烯薄膜上,因此,结合固溶体的优点和石墨烯优异的性能,我们尝试制备了一种新型的rGO/ZnS-MoS2三元固溶体促进电荷分离以及增强稳定性。
技术实现要素:
ZnS-MoS2纳米颗粒较大且接触紧密,容易团聚,比表面积较小,提供的反应活性位点较少,容纳的污染物分子有限,进而造成光催化效率较低,本发明的目的在于针对现有的不足,提出一步溶剂热法制备具有可见光催化活性的rGO/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂,rGO的引入一方面可作为电子载体促进光生电子-空穴的分离、转移和迁移,从而抑制光载流子的复合率;另一方面石墨烯的加入能抑制ZnS-MoS2纳米颗粒聚合,使ZnS-MoS2纳米颗粒能够均匀地生长在石墨烯薄膜上,为光催化反应提供更多更理想的反应位点。此外,这种 rGO/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂的禁带宽度较窄,且具有较大的比表面积,在可见光下有较强的光吸收和光催化能力,提高了对光的利用效率,并且具有较高的稳定性和再生能力。
本发明是通过以下技术方案实现的。一种具有可见光催化活性的石墨烯/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂的方法,其步骤如下:
一种具有可见光催化活性的石墨烯/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂的方法,其特征步骤如下:
1)首先用改良Hummers法制备出氧化石墨烯,然后将氧化石墨烯分散到有机溶剂中超声至均匀溶液,超声时间30-60min;
2)以无机锌盐、无机钼盐和硫源作为原料,将它们溶解到有机溶液中,并加入提前制备好的石墨烯溶液;
3)将混合溶液转移到反应釜中,在180-220℃条件下反应24小时;
4)反应结束后,将反应物用去离子水和无水乙醇分别洗涤、离心数次,所得产物在60-100 ℃下真空干燥6-24小时,即得具有可见光催化活性的rGO/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂。
所述无机锌盐为醋酸锌、氯化锌、硝酸锌和硫酸锌中的一种或几种。
所述无机钼盐为钼酸钠、钼酸铵和磷钼酸中的一种或几种。
所述硫源为硫代乙酰胺、硫脲和Na2S中的一种或几种。
所述有机溶剂为乙醇、丙醇、丁醇、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、乙二醇、丙二醇或丁二醇中的一种或几种。
所述无机锌盐与无机钼盐的摩尔比为20:1~40:1。
所述无机锌盐与硫源的摩尔比为1:2~1:8。
所述石墨烯与ZnS-MoS2的质量百分比为5%~14%。
本发明制备的石墨烯/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂,处理废水在可见光照射下进行。
本发明制备rGO/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂的优点:
(1)本发明制备方法制得的rGO/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂具有独特的表面结构和形貌。
(2)本发明的一步溶剂热法制备一种具有可见光催化活性的石墨烯/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂较为蓬松具有更大的比表面积,较窄且可连续调节的禁带宽度,能有效地使光生电子-空穴分离、迁移,在可见光下有较强的光吸收和光催化能力,并具有着较高的稳定性和再生性能,可见光照射下可以高效处理实际废水,去除率可达到74.05%。
附图说明
图1为本发明的实施例1所制备的rGO/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂(a)和单纯的 ZnS-MoS2对比样品(b)的XRD图谱,由图可知,rGO/ZnS-MoS2和ZnS-MoS2的X射线衍射数据相符合,表明石墨烯的负载不影响ZnS-MoS2的晶相,没有出现石墨烯的衍射峰表明由于硫化锌/硫化钼对石墨烯片层的修饰,打乱了石墨烯的有序排列结构。
图2为本发明的实施例1所制备的rGO/ZnS-MoS2SEM图,由图可知ZnS-MoS2纳米粒子能均匀地生长在石墨烯薄膜上并形成了的形貌,实现石墨烯与ZnS-MoS2纳米粒子之间的有效键合。
图3为本发明的实施例1所制备的rGO/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂(a)和纯ZnS-MoS2样品(b)的氮气吸附-脱附等温线,由图可知,rGO/ZnS-MoS2和纯ZnS-MoS2的氮气吸附-脱附等温线都属IUPAC分类中的IV型,H3滞后环,但rGO/ZnS-MoS2固溶体光催化剂的比表面积接近31.6m2/g,纯ZnS-MoS2的比表面积为18.7m2/g,rGO/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂的比表面积远大于纯ZnS-MoS2的比表面积。
图4为本发明的实施例1所制备的rGO/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂(a)和纯ZnS-MoS2 (b)光降解邻硝基苯酚曲线,由图可知,rGO/ZnS-MoS2固溶体光催化剂的催化活性高于纯 ZnS-MoS2。
图5为本发明的实施例1所制备的rGO/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂在可见光照射下处理实际药物废水的曲线,由图可知,rGO/ZnS-MoS2固溶体光催化剂可以高效处理实际药物废水,在可见光下实际药物废水的COD去除率高达74.05%。
具体实施方式
以下实施旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
实施例1
(1)以石墨粉为原料,采用Hummers方法合成氧化石墨烯,然后取0.06787g氧化石墨烯到10mL N,N-二甲基甲酰胺溶液中,超声30min备用。
(2)将6.0mmol醋酸锌,0.2mmol钼酸钠,13.3mmol硫代乙酰胺,加入到40mL N,N- 二甲基甲酰胺溶液中并搅拌至溶液透明后加入上述石墨烯溶液。
(3)将溶液转移到100mL反应釜中,210℃,反应时间为24小时。
(4)将反应后的样品离心并用去离子水和乙醇洗涤数次,所得样品在60℃下真空干燥 12小时后研磨。所得产物为rGO/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂。
实施例2
(1)以石墨粉为原料,采用Hummers方法合成氧化石墨烯,然后称取0.04936g氧化石墨到10mL乙二醇溶液中,超声40min备用。
(2)将6.0mmol氯化锌,0.2mmol钼酸钠,13.3mmol硫代乙酰胺,加入到40mL乙二醇溶液中并搅拌至溶液透明后加入上述石墨烯溶液。
(3)将溶液转移到100mL反应釜中,200℃,反应时间为24小时。
(4)将反应后的样品离心并用去离子水和乙醇洗涤数次,所得样品在60℃下真空干燥 12小时后研磨。所得产物为rGO/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂。
实施例3
(1)以石墨粉为原料,采用Hummers方法合成氧化石墨烯,然后称0.06787g氧化石墨烯分散到10mL乙醇溶液中,超声60min备用。
(2)将5.0mmol硝酸锌,0.25mmol钼酸钠,11.5mmol硫化钠,加入到40mL乙醇溶液中并搅拌至溶液透明后加入上述石墨烯溶液。
(3)将溶液转移到100mL反应釜中,220℃,反应时间为24小时。
(4)将反应后的样品离心并用去离子水和乙醇洗涤数次,所得样品在60℃下真空干燥 12小时后研磨。所得产物为rGO/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂。
实施例4
(1)以石墨粉为原料,采用Hummers方法合成氧化石墨烯,然后取0.04936g氧化石墨烯分散到10mL丁醇溶液中,超声30min备用。
(2)将5.0mmol硝酸锌,0.25mmol磷酸钠,11.5mmol硫化钠,加入到40mL丁醇溶液中并搅拌至溶液透明后加入上述石墨烯溶液。
(3)将溶液转移到100mL反应釜中,200℃,反应时间为24小时。
(4)将反应后的样品离心并用去离子水和乙醇洗涤数次,所得样品在60℃下真空干燥 12小时后研磨。所得产物为rGO/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂。
实施例5
(1)以石墨粉为原料,采用Hummers方法合成氧化石墨烯,然后称取0.04936g氧化石墨烯分散到10mL丁醇溶液中,超声40min备用。
(2)将6.0mmol硝酸锌,0.2mmol钼酸钠,13.3mmol硫脲,加入到40mL丁醇溶液中并搅拌至溶液透明后加入上述石墨烯溶液。
(3)将溶液转移到100mL反应釜中,220℃,反应时间为24小时。
(4)将反应后的样品离心并用去离子水和乙醇洗涤数次,所得样品在100℃下真空干燥 8小时后研磨。所得产物为rGO/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂。
实施例6
(1)以石墨粉为原料,采用Hummers方法合成氧化石墨烯,然后取0.05553g氧化石墨烯分散到10mL丁醇溶液中,超声50min备用。
(2)将5.0mmol醋酸锌,0.14mmol钼酸钠,11mmol硫化钠,加入到40mL丁醇溶液中并搅拌至溶液透明后加入上述石墨烯溶液。
(3)将溶液转移到100mL反应釜中,210℃,反应时间为24小时。
(4)将反应后的样品离心并用去离子水和乙醇洗涤数次,所得样品在100℃下真空干燥 8小时后研磨。所得产物为rGO/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂。
实施例7
(1)以石墨粉为原料,采用Hummers方法合成氧化石墨烯,然后称取0.05553g氧化石墨烯分散到10mLN,N-二甲基甲酰胺溶液中,超声30min备用。
(2)将6.0mmol醋酸锌,0.2mmol磷酸钼,13.3mmol硫化钠,加入到40mL N,N-二甲基甲酰胺溶液中并搅拌至溶液透明后加入上述石墨烯溶液。
(3)将溶液转移到100mL反应釜中,200℃,反应时间为24小时。
(4)将反应后的样品离心并用去离子水和乙醇洗涤数次,所得样品在100℃下真空干燥 8小时后研磨。所得产物为rGO/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂。
实施例8
(1)以石墨粉为原料,采用Hummers方法合成氧化石墨烯,然后取0.04936g氧化石墨烯分散到10mLN,N-二甲基乙酰胺溶液中,超声40min备用。
(2)将5.0mmol硫酸锌,0.25mmol磷酸钼,11.5mmol硫脲,加入到40mL N,N-二甲基乙酰胺溶液中并搅拌至溶液透明后加入上述石墨烯溶液。
(3)将溶液转移到100mL反应釜中,210℃,反应时间为24小时。
(4)将反应后的样品离心并用去离子水和乙醇洗涤数次,所得样品在100℃下真空干燥 8小时后研磨。所得产物为rGO/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂。
实施例9
(1)以石墨粉为原料,采用Hummers方法合成氧化石墨烯,然后取0.05553g氧化石墨烯分散到10mL丙二醇溶液中,超声30min备用。
(2)将6.0mmol氯化锌,0.2mmol钼酸铵,13.3mmol硫脲,加入到40mL丙二醇溶液中并搅拌至溶液透明后加入上述石墨烯溶液。
(3)将溶液转移到100mL反应釜中,200℃,反应时间为24小时。
(4)将反应后的样品离心并用去离子水和乙醇洗涤数次,所得样品在100℃下真空干燥 8小时后研磨。所得产物为rGO/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂。
不局限于此,任何不经过创造性劳动想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
再多了解一些
聚合反应影响条件很多,温度、ph。时间、添加比例甚至是压力,你看你添加的表面活性或不会影响这些参数,还有就是你这个表面活性剂自己或不会参与到反应里面去,要综合考虑的,追好的办法就是试一试,能不能影响也不能全靠推断的。本发明属于超级电容器电极材料技术领域,具体涉及一种氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料、其制备方法及应用。背景技术:
超级电容器是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置,它既具有电容器快速充放电的特性,同时又具有电池的储能特性。超级电容器具有充放电效率高、功率密度大、循环寿命长、环境友好等特点,已成为国内外清洁能源领域的研究热点之一。
氧化铁(fe2o3)具有较大的电容量、无毒、成本低廉等优点,被认为是一种很有前途的电极材料,利用其氧化还原性,被广泛用作赝电容器的负极材料。但是,氧化铁电极仍有许多缺陷,如导电性较差、循环性能差。多巴胺具有一定的还原性,在碱性条件下可以发生自聚合,同时在聚合过程中能石墨烯。聚多巴胺结构中含有大量的氨基和酚羟基等活性基团,能螯合金属离子使其锚定在石墨烯片上,同时三种复合材料间的相互作用能减少材料的聚集,从而制备尺寸较小的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合纳米材料。
技术实现要素:
本发明提供了一种氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料、其制备方法及应用,解决了上述问题,本发明是通过如下技术方案来实现的。
本发明目的之一是提供一种氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料的制备方法,具体包括以下步骤:
s1:将氧化石墨烯分散到去离子水中,超声处理,调节ph值至8.5,得氧化石墨烯悬浮液;将氧化石墨烯悬浮液加热至60℃,加入盐酸多巴胺,反应12~24h,冷却至室温,得聚多巴胺-石墨烯悬浮液;
所述盐酸多巴胺:氧化石墨烯质量比为1:1;所述聚多巴胺-石墨烯悬浮液中石墨烯浓度为0.5~5mg/l;
s2:在s1制得的聚多巴胺-石墨烯悬浮液中加入铁盐,搅拌至溶解,加入沉淀剂,搅拌至溶解,得混合液;混合液进行水热反应,水热温度120~220℃,水热时间6~24h,反应结束后,离心、洗涤干燥,450℃焙烧,得氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料;
所述铁盐:石墨烯质量比为5:1~40:1;所述沉淀剂:铁盐摩尔比为5:1~30:1。
优选地,所述步骤s1中氧化石墨烯是采用改进的hummers方法制得的。
优选地,所述步骤s1中调节ph值至8.5采用的是50mmoll-1的tris-hcl缓冲溶液或氨水。
优选地,所述步骤s2中铁盐选自氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、硫酸铁铵中的任意一种。
优选地,所述步骤s2中沉淀剂选自尿素、六次甲基四胺、氨水、乙酸钠中的任意一种。
本发明目的之二是提供由上述任一制备方法制得的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料。
本发明目的之三是提供一种氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料在超级电容器中作为电极材料的应用。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果:
(1)本发明提供了一种氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合电极材料的制备方法和应用,对炭材料石墨烯、金属氧化物、导电聚合物等电极材料进行合理的设计探索出具有优异电化学性能的电极材料,多巴胺具有一定的还原性,在聚合过程中能同时还原石墨烯,聚多巴胺结构中含有大量的氨基和酚羟基等活性基团,能螯合金属离子使其锚定在石墨烯片上,同时三种复合材料间的相互作用能减少材料的聚集,从而制备尺寸较小的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合纳米材料,具有制备方法简单、形貌均匀、分散良好、成本低廉等优点;
(2)本发明提供的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料在koh电解液中具有良好的电化学性能,在三电极体系中实现优异的比电容,在1ag-1条件下,比电容达到818fg-1,是一种具有良好电容性能的超级电容器复合材料,在实际应用方面具有非常重要的意义。
附图说明
图1为本发明实施例2制备的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料的sem图;
图2为本发明实施例2制备的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料的等温吸脱附曲线图;
图3为本发明实施例2制备的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料的xrd图;
图4为本发明实施例2中制备的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料的在不同扫描速率下的循环伏安曲线图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施,下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明,但所举实施例不作为对本发明的限定。
下述各实施例中所述实验方法和检测方法,如无特殊说明,均为常规方法;所述试剂和材料,如无特殊说明,均可在市场上购买得到。
实施例1
本实施例一种氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料,具体是通过如下步骤制备得到的:
采用改进的hummers方法制备氧化石墨烯,将10g的氧化石墨烯分散到去离子水中,在超声波清洗器中超声处理1h后移入三口烧瓶中,得到氧化石墨烯悬浮液,并用缓冲溶液或碱调节ph值至8.5;将所述氧化石墨烯悬浮液加热至60℃,向烧瓶中加入盐酸多巴胺,盐酸多巴胺与氧化石墨烯的添加比例为质量比1:1,利用盐酸多巴胺对氧化石墨烯进行还原和表面聚合,表面聚合的温度为60℃,聚合反应时间为24h,聚合产物冷却至室温后,加水稀释,制备浓度为2mgml-1的聚多巴胺-石墨烯悬浮液;
准确量取20ml稀释后的2mgml-1聚多巴胺-石墨烯悬浮液,放入磁子室温下搅拌10min,并加入400mg的fe(no3)39h2o,搅拌30min待fe(no3)39h2o全部溶解后,加入600mg尿素作为沉淀剂,搅拌20min尿素溶解后得到的混合物转入50ml的不锈钢反应釜中进行水热反应,水热温度为180℃,水热时间为12h。反应结束后取出后冷却至室温,离心洗涤,60℃真空干燥12h,450℃焙烧2h,即得氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料。
实施例2
本实施例一种氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料,具体制备方法和实施例1相同,不同之处仅在于,所采用的fe(no3)39h2o与石墨烯的质量比为20:1。
实施例3
本实施例一种氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料,具体制备方法和实施例1相同,不同之处仅在于,所采用的fe(no3)39h2o与石墨烯的质量比为30:1。
实施例4
本实施例一种氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料,具体制备方法和实施例1相同,不同之处仅在于,所采用的fe(no3)39h2o与石墨烯的质量比为40:1。
以实施例2制备的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料为例,对其进行性能检测,如图1-3所示:
图1为实施例2制备的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料的sem图,由图1可以看出,fe2o3纳米颗粒呈小球状,平均尺寸约40nm,均匀分布在pda-rgo表面;图2为实施例2制备的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料的等温吸脱附曲线,由图2可以看出,吸脱附曲线为典型的iv型曲线,表明复合材料具有介孔结构,部分石墨烯碎片在合成过程中可作为模板剂存在,使制备的复合材料形成了介孔结构;图3为实施例2制备的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料的xrd图,由图3可以看出,样品在2θ=24.0°,33.3°,35.7°,41°,43.4°,49.6°,54.2°,57.2°,62.6°和64.1°均有较强的衍射峰,这些峰对应于α-fe2o3的(012),(104),(110),(113),(202),(024),(116),(018),(214)和(300)晶面,表明复合材料中的氧化铁为α-fe2o3。
同样对实施例1和实施例3-4也进行了测试,实施例1和实施例3-4制备的材料也具有和实施例2相似的表面微结构特征,由于实施例1~4所制备的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料所具有的表面微结构特征,它们可作为超级电容器中的工作电极材料来使用。
下面我们以实施例1~4所制备的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料作为超级电容器的工作电极材料,采用循环伏安法对超级电容器的性能进行测试。
超级电容器的工作电极制作过程如下:将上述实施例所制备的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料与乙炔黑和ptfe按80:10:10的质量比例混合调匀后涂在泡沫镍上,涂抹面积为1cm*1cm,然后放入真空干燥箱中60℃干燥过夜,制成工作电极。
具体测试条件为:用铂电极作为对电极,氧化汞电极为参比电极,以及上述工作电极,电解液为6mkoh溶液,电压窗口为-1.05~-0.05v,扫描速率5mvs-1~80mvs-1。实施例1~实施例4的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料作为工作电极的具体测试结果如下表1所示:
表1实施例1~4提供的复合材料的比电容结果
由表1可以看出,实施例1~实施例4制备的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料在6mkoh电解液中均具有优异的电容性能。
此外,针对实施例2提供的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料,我们还进一步测定了其在不同扫描速率下的循环伏安曲线图,图4为实施例2提供的氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料在不同扫描速率下的循环伏安曲线图(沿箭头方向扫描速率依次为5mvs-1,10mvs-1,20mvs-1,30mvs-1,50mvs-1,80mvs-1)。由图4可以看出,氧化铁-聚多巴胺-石墨烯复合材料在不同扫速下均存在一对对称的氧化还原峰,表明样品具有赝电容性质。氧化峰和还原峰的位置随着扫速的增加而变化,随着扫速增加,氧化还原峰的面积增加,表明在高扫速下具有更大的电容。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内也意图包含这些改动和变型在内。
成果简介
精细的结构工程被广泛认为是提高锂存储转换型负极材料电化学性能的有力工具。 本文,中国科学院电工研究所张熊、马伟衍和中国科学院中国科学院大连化学物理研究所吴忠帅等研究人员在《Adv Funct Mater》期刊 发表名为“2D Graphene/MnO Heterostructure with Strongly Stable Interface Enabling High-Performance Flexible Solid-state Lithium-Ion Capacitors”的论文, 研究提出了一种通用的静电自组装策略,用于在带负电荷的还原氧化石墨烯上原位合成层状MnO纳米(rGO/MnO)。
通过操作实验表征和理论计算证实了rGO/MnO异质结构的强界面异质结构和稳健的锂存储机制与快速 Li +扩散动力学和高锂吸附能力有关。由于快速的电荷转移、丰富的反应位点和稳定的异质结构,所合成的rGO/MnO负极具有高容量(0.1Ag-1时为860mAhg-1 )、优异的倍率性能(211mAhg-1 at 10 Ag -1 )和循环稳定性。值得注意的是,组装后的活性炭//rGO/MnO固态锂离子电容器(LICs)的柔性软包电池具有194 Wh kg -1的出色能量密度和40.7 kW kg -1的功率密度,两者均是迄今为止报道的最高柔性固态LIC之一。此外,LICs 具有超长的使用寿命,在 10000 次循环后保留率约为 77.8%,并且具有非凡的安全性,表明其具有巨大的实际应用潜力。
图文导读
图1、a) rGO/MnO异质结构的合成路线示意图。b) rGO 和 c) rGO/MnO 的 SEM 图像。d) rGO/MnO 中C、O 和Mn元素的EDS映射图像。e,f) rGO/MnO的TEM图g) HRTEM图像(插入:SAED)。
图2、a) rGO、MnO和rGO/MnO的XRD图谱。b-d) rGO/MnO 的 Mn 2p、C 1s 和 O 1s 的高分辨率 XPS 光谱。e) rGO、MnO和rGO/MnO的FTIR曲线。f) XAS 的 O K 边,g) EXAFS 光谱的 Mn K 边,和 h) MnO 和 rGO/MnO 的 WT-EXAFS 曲线。
图3、rGO/MnO异质结构的电化学性能
图4、a,b) Li +在 a) rGO 和 b) rGO/MnO 上的吸附能和相应的吸附位点。c) 计算的 rGO 和 rGO/MnO 中从初始状态 (IS) 到过渡状态 (TS) 并最终到最终状态 (FS) 的锂扩散势垒。
图5、固态柔性 AC//rGO/MnO LIC 软包电池的电化学性能
图6、a)AC//rGO/MnO LIC软包电池在2 A g -1的不同弯曲条件下2000次循环的柔性性能测试。b) 柔性固态 LIC 软包电池为 100 个红色 LED 供电。c,d) 用于检查柔性固态 LIC 软包电池安全性的测试。
小结
总之,提出了一种通用的界面工程路线,将 卷心菜状MnO纳米锚定在3D rGO“土壤”内,作为 LICs 的优良阳极。这项工作为具有高能量/功率输出的柔性 LIC 器件的实际应用提供了一种可行且可扩展的基于金属氧化物/石墨烯的电极设计策略。
文献:
https://doi.org/10.1002/adfm.202202342
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