Al2 S3 /rGO纳米复合材料提升超级电容器电化学性能的研究

本研究针对超级电容器(SCs)电极材料比电容(Cs )低、能量密度不足等问题，通过水热法合成Al2 S3 /rGO纳米复合材料。该材料展现出1210.39 F/g的高比电容和284.35 W Kg-1 的功率密度，显著优于单一组分。通过XRD、SEM、FTIR等表征证实其优异结构特性，电化学测试显示其具备低溶液电阻和长循环稳定性，为新型储能器件开发提供重要参考。

　　

随着全球能源危机加剧，传统化石燃料的枯竭和环境污染问题日益严峻，开发清洁可再生能源及其高效存储技术成为当务之急。超级电容器(SCs)因其高功率密度、快速充放电和长循环寿命等优势备受关注，但现有碳基材料比电容(C_s
)普遍低于200 F/g，过渡金属氧化物又存在导电性差等问题。金属硫化物虽成本低廉且导电性好，但单独使用时储能效率仍不理想。为此，沙特阿拉伯国王大学联合公主诺拉大学等机构的研究人员在《Journal of the Indian Chemical Society》发表研究，创新性地将硫化铝(Al₂
S₃
)与还原氧化石墨烯(rGO)复合，成功开发出高性能超级电容器电极材料。

研究采用水热合成法构建Al₂
S₃
/rGO纳米复合材料，通过X射线衍射(XRD)分析晶体结构，扫描电镜(SEM)观察形貌，傅里叶变换红外光谱(FTIR)鉴定官能团，结合BET比表面积测试和能量色散X射线光谱(EDX)进行成分表征。电化学性能测试采用三电极体系，在3.0 M KOH电解液中通过循环伏安法(CV)、恒电流充放电(GCD)和电化学阻抗谱(EIS)评估储能特性。

Physiochemical studies
XRD图谱显示复合材料成功保留了Al₂
S₃
的十二个特征衍射峰，rGO的引入未破坏晶体结构。SEM图像证实Al₂
S₃
纳米颗粒均匀负载于rGO片层上，这种独特形貌提供了更多活性位点。

Electrochemical performance
在3 M KOH电解液中，GCD测试显示复合材料比电容高达1210.39 F/g，功率密度达284.35 W Kg^-1
，分别是纯Al₂
S₃
和rGO的3.2倍和6倍。EIS谱图呈现近乎垂直的直线，表明极低的溶液电阻和理想的双电层特性。

Conclusion
该研究证实Al₂
S₃
/rGO纳米复合材料通过协同效应显著提升储能性能：rGO的高导电性网络促进电子传输，而Al₂
S₃
的赝电容特性贡献额外容量。材料在长时间充放电后仍保持92%初始容量，展现出工程应用潜力。这项工作不仅为金属硫化物-碳材料体系的设计提供新思路，更推动超级电容器向高能量密度器件发展。

（注：所有数据及结论均源自原文，作者包括Rahul Raj Chaudhary、Sankar Narayan Das等，研究获沙特国王大学重大研究项目RGP.2/270/46资助）