超声辅助合成氮掺杂氧化石墨烯/铁多卟啉纳米复合材料用于高性能超级电容器电极

《Scientific Reports》：High-performance asymmetric coin cell supercapacitors utilizing N-doped graphene oxide/iron-polyporphyrin electrodes

　　

摘要

随着高效储能系统需求的不断增加，超级电容器先进电极材料的开发受到了广泛关注。本研究通过超声辅助法合成了一种新型氮掺杂氧化石墨烯/铁多卟啉（NGO/Fe-POP）纳米复合材料，用作超级电容器的先进电极材料。在所研究的组成（NGO75/Fe-POP25、NGO50/Fe-POP50和NGO25/Fe-POP75）中，NGO25/Fe-POP75电极表现出最佳电化学性能，这归功于NGO和Fe-POP之间的协同作用，提供了丰富的氧化还原活性位点，加速了电荷转移，并改善了电解质离子扩散。此外，降低的Warburg阻抗表明多孔电极结构内的电解质离子扩散得到改善。NGO25/Fe-POP75电极在1 A g^?1电流密度下表现出733 F g^?1的比电容，能量密度为36.65 Wh kg^?1，功率密度为300 W kg^?1。此外，使用NGO25/Fe-POP75作为正极和GO作为负极组装了非对称纽扣式超级电容器。该器件在0.35 A g^?1电流密度下实现了234.5 F g^?1的比电容，能量密度为32.56 Wh kg^?1，功率密度为174.94 W kg^?1。此外，在1.4 A g^?1下进行1000次连续充放电循环后，保留了70.93%的初始电容，并成功驱动了2 V发光二极管（LED），展示了NGO/Fe-POP纳米复合材料在先进超级电容器应用中的潜力。