碳材料改性石墨烯/RuO2复合材料的制备与电化学性能研究

摘要

对活性炭、介孔碳、碳纳米管进行强酸氧化处理及对碳微球中温烙烧处理,以改善其与石墨烯/氧化钌复合材料的附着效果,采用水热法将处理前后的碳材料分别与氧化钌复合制备二元材料,将改性碳材料与氧化钌/氧化石墨烯复合制备三元材料,探究材料的组分和结构对其电化学性能的影响.采用SEM、EDS、XRD对复合材料进行结构表征,通过三电极体系,用循环伏安法、恒流充放电法、交流阻抗法等常规电化学方法进行了性能测试.研究结果表明:具有不同孔径特点的改性碳材料的加入,对无定型含水氧化钌的团聚现象有一定的抑制作用,可增加电解液的有效可达比表面积,比容和倍率特性提高明显.三元体系中,氧化钌于改性碳材料和还原氧化石墨烯的表面原位生成,各组分紧密结合,利于界面和体相中质子和离子的快速传导.O-AC/rGO/RuO2、O-CMK/rGO/RuO2、O-CNT/rGO/RuO2和rCS/rGO/RuO2在0.1A/g的电流密度下比容分别达395.3F/g、460.3F/g、446.8F/g和373.2F/g,在电流密度为5A/g时,比容损失率分别为9.6％、14.9％、7.3％和13.8％,电荷转移电阻为2.5～3.61Ω,O-CNT/rGO/RuO2表现出最佳电化学性能.