二元过渡金属氧化物（BTMOs）是活性材料，由于其较高的理论容量，因此有可能成为超级电容器材料。在本文中，以裸露形式和混合形式对基于锌和铁的BTMO进行了实验研究，即还原氧化石墨烯（rGO）上的ZnFe₂O₄纳米棒和ZnFe₂O₄纳米棒。合成后，通过不同的分析技术对产物进行了研究。通过电化学分析，探讨了纳米工程产品作为超级电容器电极材料的性能。从循环伏安法、恒电流充放电和电化学阻抗谱学获得的电化学结果表明，所制备的电极具有用于超级电容器的巨大潜力。ZnFe₂O₄-rGO的比电容估计为1419 F/g，在10 mV/s的扫描速率下，连续5000次伏安循环后，其循环稳定性为93％。电化学测试证实，由于rGO的表面积大、导电率高，因此添加rGO不仅改善了电极的电导率，还改善了放电时间和循环稳定性。ZnFe₂O₄-rGO电极提升的电容表明，增加离子扩散速率和活性氧化还原位点以实现电容行为。因此，这种复合材料可以很好地存储能量。
 
  
Figure 1. 石墨烯纳米片（a），ZnFe₂O₄（b）和ZnFe₂O₄-rGO（c）的SEM图像；ZnFe₂O₄-rGO经过稳定性测试后的SEM图片（d）；ZnFe₂O₄-rGO的EDS曼谱图（e）。
 
 
Figure 2. rGO（a），ZnFe₂O₄（b）和ZnFe₂O₄-rGO（c）的TEM图像；BET N₂吸附-解吸等温线测试（d）。
 
  
Figure 3. rGO（a），ZnFe₂O₄（b）和ZnFe₂O₄-rGO（c）在不同扫描速率下的CV曲线；比电容与扫描速率（d），电流密度与扫描速率（e）以及Δj与扫描速率（f）的关系曲线。
 
 
Figure 4. ZnFe₂O₄和ZnFe₂O₄-rGO的奈奎斯特图（a），ZnFe₂O₄的CV曲线（b）和ZnFe₂O₄-rGO的CV曲线（c），以及电容与周期数的关系图（d）。
 
  
Figure 5. ZnFe₂O₄（a）和ZnFe₂O₄-rGO（b）在不同电流密度下的GCD曲线，电容与电流密度的关系（c），以及前10个循环（d）和160个循环（e）的循环稳定性。
 
        相关研究成果于2021年由萨勒诺大学Antonio Di Bartolomeo课题组，发表在Journal of Alloys and Compounds（https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.158497）上。原文：ZnFe₂O₄ nanorods on reduced graphene oxide as advanced supercapacitor electrodes。

转自《石墨烯杂志》公众号