CN 41-1243/TG ISSN 1006-852X

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N掺杂石墨化纳米金刚石超级电容器电极材料性能

张金辉 李敬 郁建元 张向红

张金辉, 李敬, 郁建元, 张向红. N掺杂石墨化纳米金刚石超级电容器电极材料性能[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2021, 41(5): 26-31. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2021.5.0005
引用本文: 张金辉, 李敬, 郁建元, 张向红. N掺杂石墨化纳米金刚石超级电容器电极材料性能[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2021, 41(5): 26-31. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2021.5.0005
ZHANG Jinhui, LI Jing, YU Jianyuan, ZHANG Xianghong. Properties of N-doped graphitized nano diamond electrode materials for supercapacitors[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2021, 41(5): 26-31. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2021.5.0005
Citation: ZHANG Jinhui, LI Jing, YU Jianyuan, ZHANG Xianghong. Properties of N-doped graphitized nano diamond electrode materials for supercapacitors[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2021, 41(5): 26-31. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2021.5.0005

N掺杂石墨化纳米金刚石超级电容器电极材料性能

doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2021.5.0005
基金项目: 

河北省高等学校科学技术研究项目(BJ201412)

唐山市科技支撑计划项目(14130289a)。

详细信息
    作者简介:

    张金辉,女,1982年生,博士、副教授。主要研究方向:纳米复合电极的制备与研究。E-mail: zhangjinxiaohui@163.com

    通讯作者:

    张向红,女,1978年生,副教授。主要研究方向:金刚石及金刚石工具。E-mail: 1124173494@qq.com

  • 中图分类号: TQ164

Properties of N-doped graphitized nano diamond electrode materials for supercapacitors

  • 摘要: 为探索制备高能量密度和高循环性能的超级电容器材料,将三聚氰胺与石墨化纳米金刚石(graphitized nano diamond,GND)混合物在N2气氛中高温处理,制备表面N掺杂吸附的核壳纳米复合粒子(nitrogen doped GND,N-GND)。由拉曼光谱和X射线衍射分析可知:N原子掺入石墨层中,在一定程度上增加其缺陷, 且不改变其晶体结构。由透射电镜分析可知:N掺杂引起GND周围石墨层出现蜷曲形状。对N-GND粉末电极进行电化学性能测试,结果表明:在扫速为5 mV/s时,电极比电容高达206.7 F/g;在对称两电极体系下的恒流充放电测试中,在电流密度为0.4 A/g时,N-GND的比电容达到198.7 F/g;在50 mV/s的扫描速度下,经2 000圈循环伏安测试后,比电容仅衰减4.23%,表现出优异的循环稳定性。以N-GND作为新型超级电容器电极材料,掺杂吸附的石墨壳层赋予其良好的导电性,GND芯部具有高热稳定性及化学稳定性,可避免传统石墨烯叠聚问题并构造可控的介孔通道,同时N掺杂吸附可提高其电容性能。

     

  • 图  1  GND和N-GND粉末电极的循环伏安曲线

    Figure  1.  CV curves of GND and N-GND powder electrodes

    图  2  N-GND电极在不同扫描条件下的电化学性能

    Figure  2.  Electro-chemical performances of N-GND electrode at different scan conditions

    图  3  N-GND电极比电容与循环圈数之间的关系

    Figure  3.  Variation of specific capacitance of N-GND electrode as function of cycle number

    图  4  GND和N-GND的交流阻抗曲线

    图  5  GND和N-GND的Raman光谱图

    Figure  5.  Raman spectra of GND and N-GND

    图  6  GND和N-GND的XRD光谱图

    Figure  6.  XRD of GND and N-GND

    图  7  GND b N-GND图7 GND和N-GND的HRTEM图片Fig.7HRTEMimagesofGNDandN-GND

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出版历程
  • 修回日期:  2021-08-24
  • 刊出日期:  2021-10-28

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