在镍泡沫上制备铁(III)酞菁/还原氧化石墨烯纳米复合材料作为混合超级电容器

《Dalton Transactions》：Design of iron(III) phthalocyanine/reduced graphene oxide nanocomposites on nickel foam as hybrid supercapacitors

本研究合成三种铁(III)酞菁酮化合物（1–3），通过一步电沉积法将它们修饰在镍泡沫电极表面，形成铁(III)酞菁酮/还原氧化石墨烯纳米复合材料。结果表明，NiF/rGO2-1电极比电容达590.4 F g?1，循环稳定性显著优于未修饰或单一组分电极，证实协同效应提升了储能性能。

　　

众所周知，取代基的位置和数量会通过改变电聚合过程以及电聚合膜的氧化还原活性来影响电极的电化学性能。本研究合成了三种新型的三价铁酞菁（1–3），这些酞菁在酞菁环的非外围或外围位置上含有四个或八个9H-咔唑-2-氧基团。通过光谱技术（FT-IR、UV-Vis和MALDI-TOF）对 newly synthesized 的大分子进行了表征，并将其用于氧化石墨烯纳米片的功能化。随后，采用简单的一步电沉积策略，用所得到的纳米复合材料对镍泡沫（NiF）电极的表面进行了改性。在这一过程中，镍泡沫电极的表面形成了由三价铁酞菁的聚合和氧化石墨烯的电化学还原共同构成的层。研究了制备电极的超电容性能，并将其与未经改性的镍泡沫电极、单独的三价铁酞菁电极以及酞菁/氧化石墨烯电极的性能进行了比较，以探讨电极形成物种的协同效应。所有混合电极均表现出更优异的超电容性能。在所有混合电极中，NiF/rGO₂1 电极在 0.5 A g^?1 的电流下显示出最高的比电容，为 590.4 F g^?1（而 NiF/1 电极的比电容为 270.2 F g^?1）。此外，NiF/rGO₂1 电极具有更好的循环稳定性，在经过 5000 次连续充放电循环后仍能保持 85.2% 的比电容，而 NiF/1 电极仅保持了 71.4% 的比电容，这突显了 rGO 装饰的显著效果。因此，这些金属酞菁-还原氧化石墨烯复合材料有望成为设计下一代储能装置的有力候选材料。