КОМПОЗИТЫ НА ОСНОВЕ ВОССТАНОВЛЕННОГО ОКСИДА ГРАФЕНА И ГИДРОКСИДА НИКЕЛЯ КАК ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ГИБРИДНЫХ СУПЕРКОНДЕНСАТОРОВ

На основе восстановленного СВЧ-облучением оксида графена (RGO) и гидроксида никеля (Ni-RGO) были получены композиты переменного состава двумя способами: осаждением Ni(OH)₂ на RGO in situ, и смешением суспензий RGO и Ni(OH)₂. Установлено, что композиты Ni-RGO обладают высокой удельной емкостью при испытании их в качестве электродов суперконденсаторов в 1М КОН (от 150 до 330 F/g). Показано, что RGO обладает высокой стабильностью при циклировании в режиме заряд-разряд, но низкими показателями емкости (~25 F/g). Чистый Ni(OH)₂, наоборот, имеет высокую удельную емкость в пределах 450-500 Ф/г, но недостаточную устойчивость при циклировании. Емкостные показатели и стабильность композитов Ni-RGO при гальваностатических испытаниях занимают промежуточные значения по сравнению с составляющими их компонентами, в зависимости от процентного содержания Ni(OH)₂. После первых 100 циклов заряда/разряда видно, что введение RGO усиливает устойчивость электродной массы при циклировании. Таким образом, RGO может служить стабилизирующей добавкой, которая позволит увеличить срок службы и расширить диапазон рабочего тока суперконденсаторов на основе Ni(OH)₂.

восстановленный оксид графена, гидроксид никеля, нанокомпозиты, суперконденсатор, Reduced graphene oxide, nickel hydroxide, supercapacitor, nanocomposites

1. Полякова А.Л., Васильев, Б.М., Купенко И.Н. и др. Изменение зонной структуры полупроводников под давлением // Физика и техникаполупроводников. 1976. Т. 9, № 11. С. 2356-2358.

2. C. Liu, F. Li, L.P. Ma, H.M. Cheng, Advanced materials for energy storage // Adv. Mater. 2010. 22, Ε1-Ε35.

3. Y. Zhang, H. Feng, X.B. Wu, L.Z. Wang, A.Q. Zhang, T.C. Xia, H.C. Dong, X.F. Li, L.S. Zhang, Progress of electrochemical capacitor electrode materials: a review // Int. J. Hydrogen Energy. 2009. 34, р. 4889-4899

4. H.Q. Cao, H. Zheng, K.Y. Liu, J.H. Warner, Bioinspired peony-like ß-Ni(OH)2 nanostructures with enhanced electrochemical activity and superhydrophobicity // ChemPhysChem. 2010. 11, р. 489-494.

5. G. Duan, W. Cai, Y. Luo, F. Sun, A hierarchically structured Ni(OH)2 monolayer hollow-sphere array and its tunable optical properties over a large region // Adv. Funct. Mater. 2007. 17 р. 644-650.

6. Y.Y. Luo, G.H. Li, G.T. Duan, L.D. Zhang, One-step synthesis of spherical a-Ni(OH)2 nanoarchitectures // Nanotechnology. 2006. 17, р. 4278-4283.

7. D. Linden, Handbook of Batteries, McGraw-Hill, New York, 2002.

8. J. McBreen, Modern Aspects of Electrochemistry, vol. 21, Plenum, New York,1990.

9. M.S. Wu, C.M. Huang, Y.Y. Wang, C.C. Wan, Effects of surface modification of nickel hydroxide powder on the electrode performance of nickel/metal hydride batteries // Electrochim. Acta. 1999. 44(23), p.4007-4016.

10. Shul'ga Yu.M., Lobach A.S., Baskakov S.A. et al. A comparative study of graphene materials formed by thermal exfoliation of graphite oxide and chlorine trifluoride-intercalated graphite // High Energy Chem. 2013. 47(6), p 331-338

11. С.А. Баскаков, Ю.М. Шульга, Ю.В. Баскакова, А. Д. Золотаренко, И.Е. Кузнецов, О.Н. Ефимов, А. Л. Гусев. Новые композитные материалы на основе восстановленного оксида графена и полианилина для электродов суперконденсаторов высокой емкости // Альтернативная энергетика и экология. 2012. 12(116), с. 66-76

12. В.Е. Мурадян, М.Г. Езерницкая, В.И. Смирнова, Н.М. Кабаева и др. Превращение окиси графита в условиях ионного гидрирования. // ЖОХ. 1991. Т.61, Вып.12, с.2626-2629

13. Si Y., Samulski E.T. Synthesis of water soluble grapheme // Nano Lett. 2008. V 8. P. 1679-1682.

14. Jeong H.-K., Lee Y.P., Jin M.H. et al. Thermal stability of graphite oxide // Chem. Phys. Lett. 2009. 470, р. 255-258.

15. Cote L.J., Cruz-Silva R., Huang J. Flash Reduction and Patterning of Graphite Oxide and Its Polymer Composite // J. Am. Chem. Soc. 2009. V. 131. P. 1102711032.

16. Lin Yang, Jianguo Zhu, Dingquan Xiao. Microemulsion-mediated hydrothermal synthesis of ZnSe and Fe-doped ZnSe quantum dots with different luminescence characteristics // RSC Adv. 2012. 2, p.8179-8188

17. F.S. Cai, G.Y. Zhang, J. Chen, X.L. Gou, H.K. Liu, S.X. Dou. Ni(OH)2Tubes with Mesoscale Dimensions as Positive-Electrode Materials of Alkaline Rechargeable Batteries// Angew. Chem. Int. Ed. 2004. 43(32), р.4212-4216. a review // Int. J. Hydrogen Energy. 2009. 34, r. 48894899.

18. D.A. Corrigan, R.M. Bendert, Effect of Coprecipitated Metal Ions on the Electrochemistry of Nickel Hydroxide Thin Films: Cyclic Voltammetry in 1М KOH// J. Electrochem. Soc. 1989. 136(3), р.723-728