石墨烯/纳米金刚石复合电极性能研究

摘要

为开发具有高能量密度、高功率密度和长寿命的超级电容器复合电极,将纳米金刚石(nano dia-mond,ND)经真空热处理获得石墨化纳米金刚石(graphitized nano diamond,GND),再采用超声法将不同质量比的石墨烯与GND制备成复合电极,进行电化学性能测试并分析其结构.电化学性能测试结果表明:质量比为4:1时制备的石墨烯/GND复合电极具有良好的双层电容特性,其循环伏安曲线近似呈矩形且形状几乎不随扫描速率变化而改变.在扫描速率为2 mV/s,电解液为0.5 mol/L的K2 SO4溶液的条件下,其比电容高达103.3 F/g;经循环扫描1000圈后,比电容衰减幅度不到0.95％,具有优异的循环稳定性.经透射电镜分析可知:真空高温处理后ND表面形成石墨烯层;受金刚石结构的制约,石墨烯层间距由内向外逐渐增加,提高了复合电极的导电性.由扫描电镜形貌表征可知:GND均匀附着在石墨烯表面,在石墨烯的片层之间形成阻断,防止石墨烯的杂乱堆叠,有利于电解液的扩散,从而使复合材料的比电容增大、电化学性能提高.