氮掺杂还原氧化石墨烯/尖晶石纳米杂化材料的开发及其在超级电容器中的应用研究

本文推荐研究通过水热法制备了CoCr2O4（CCO）与氮掺杂还原氧化石墨烯（N-rGO）的纳米杂化材料，其比电容（Cs）达1062.25 F g-1（1 A g-1），能量密度（Ed）提升至6.06 Wh kg-1。N-rGO的导电基底作用协同CCO的赝电容特性，解决了过渡金属氧化物（TMOs）的稳定性与导电性难题，为高性能超级电容器（SCs）电极设计提供了新思路。

　　

亮点

本研究通过氮掺杂还原氧化石墨烯（N-rGO）与尖晶石型CoCr₂O₄（CCO）的纳米杂化，实现了超级电容器电极材料的突破性进展。N-rGO/CCO在1 A g^-1电流密度下展现出高达1062.25 F g^-1的比电容（C_s），其能量密度（E_d）达6.06 Wh kg^-1，远超纯CCO（497.6 F g^-1）。氮原子掺杂不仅为石墨烯骨架引入导电电子，还通过结构缺陷位点锚定CCO纳米颗粒，形成协同增强效应。

化学试剂

实验采用磷酸（H₃PO₄）、硝酸钴（Co(NO₃)₂·6H₂O）等原料，通过水热法构建纳米杂化体系。

物理分析

X射线衍射（XRD）证实CCO具有立方晶系结构（JCPDS 00-022-1084），特征峰位18.31°（111晶面）至74.66°（533晶面）清晰可见。N-rGO/CCO杂化材料中CCO晶相完整保留，表明复合过程未破坏晶体结构。

结论

N-rGO/CCO纳米杂化材料通过独特的"导电骨架-活性位点"设计，兼具赝电容（PC_s）的高容量与双电层电容（EDLC_s）的循环稳定性。两电极测试中功率密度（P_d）达880 W kg^-1，证实其对称器件应用潜力。该研究为下一代高性能储能器件开发提供了重要参考。