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| 石墨烯/纳米纤维素复合导电纸的制备及电容性能研究 |
| Preparation and Capacitive Performance of Graphene/Nanocellulose Composite Conductive Paper |
| 收稿日期：2024-05-07 |
| DOI：10.11980/j.issn.0254-508X.2024.08.013 |
| 关键词: 石墨烯 纳米纤维素 柔性电极 超级电容器 |
| Key Words:graphene nanocellulose flexible electrode supercapacitor |
| 基金项目:河北省高等学校科学技术研究项目（Z2019098）；河北机电职业技术学院教科研规划项目自然重点项目（ZD22003）。 |
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| 摘要:本研究选用球形碳（GS）作为插层剂，还原氧化石墨烯（rGO）作为导电基质，纤维素纳米纤丝（CNF）作为绿色柔性基底，制备了具有三明治结构的石墨烯/纳米纤维素复合导电纸（rGO/GS/CNF），并探讨了GS和CNF的加入对rGO/GS/CNF的影响。结果表明，与纯石墨烯导电纸相比，CNF和GS的存在改变了复合纸的微观结构，使rGO/GS/CNF具有更好的力学强度（53.7 MPa）；GS的嵌入增加了rGO的片层距离，有效改善了rGO/GS/CNF的倍率性能和电容性能。在0.5 mA/cm2的电流密度下，rGO/GS/CNF电极的面积比电容为227.8 mF/cm2，经过1 000次充放电循环测试后，电容保留率为82.1%，且具有较大的能量密度（62.0 μWh/cm2）和功率密度（2 080 μW/cm2），在柔性超级电容器领域具有良好的应用潜力。 |
| Abstract:In this study， taking carbon sphere （GS） as the intercalating agent， reduced graphene oxide （rGO） as conductive matrix， and cellulose nanofibril （CNF） as green and flexible substrate， the graphene/cellulose nanofiber composite conductive paper （rGO/GS/CNF） with sandwich structure was prepared and the effects of adding GS and CNF on rGO/GS/CNF were explored. The results showed that compared with pure graphene conductive paper， the presence of CNF and GS could change the microstructure of the composite paper， giving rGO/GS/CNF better mechanical strength （53.7 MPa）， and the embedding of GS could also increase the interlayer distance of rGO， effectively improving the multiplicity and capacitive performance of rGO/GS/CNF. At the current density of 0.5 mA/cm2， the area specific capacitance of the rGO/GS/CNF electrode was 227.8 mF/cm2， and the capacitance retention rate was 82.1% after 1 000 charge-discharge cycles， with exhibiting large energy density （62.0 μWh/cm2）， and power density （2 080 μW/cm2）， which indicated good application potential in the field of flexible supercapacitors. |
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