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成果简介
本文，北京理工大学Shixiang Lu等研究人员在《New J. Chem.》期刊发表名为“Fabrication of honeycomb-structured composite material of Pr2O3, Co3O4, and graphene on nickel foam for high-stability supercapacitors”的论文，研究采用水热合成和退火工艺在泡沫镍基材上制备一种蜂窝结构的复合电极材料，其中包含氧化镨（Pr2O3）、氧化钴（Co3O4）和还原氧化石墨烯（rGO）（命名为Pr2O3/Co3O4/rGO/NF）。不需要粘合剂的情况下产生Pr2O3/Co3O4/rGO/NF（PCGN）复合电极材料，并且可以立即被用于超级电容器。
这种蜂窝状复合材料由Pr2O3和Co3O4的网状结构进一步生长，具有良好的导电性。这种纳米形态不仅提高了材料的比表面积，而且还有利于提高电子传输效率。合成的电极材料由于其特殊的形态和良好的导电性，具有良好的电化学性能，其性能优于单独的氧化镨和氧化钴，在电流密度为1Ag-1的三电极系统中，其比电容为3316Fg-1。在形成对称的超级电容器装置后，能量密度为74.8Whkg-1，在0.5Ag-1时的功率密度为300W kg-1。即使在2Ag-1的条件下，经过35000次循环，电容保持率也是82%。为准备环保且廉价的存储设备带来了希望。
图文导读
图1、Pr2O3/Co3O4/rGO/NF电极制备流程
图2、（a）TEM，（b）Pr2O3/Co3O4/rGO/NF的SEAD图案，（c和d）HRTEM图像
图3、电化学测试和分析
图4.(a) 对称超级电容器在不同扫描速率下的CV曲线；
(b) 超级电容器在不同电流密度下的GCD曲线；
(c) 对称超级电容器在35000次循环前后的Nyquist图
(d) 不同电流密度下超级电容器的比电容。
(e) 不同电流密度下超级电容器的库仑效率；
(f) 与超级电容器的功率和能量密度有关的Ragone图；
(g)35000次循环中电流密度为2Ag-1时的电容保持率；
(h和i) 35000次循环中前10次和最后10次的GCD曲线。
小结
综上所述，利用简单的水热法将Pr2O3、Co3O4和石墨烯加载到泡沫镍上，并对材料进行退火处理，成功制备了蜂窝状结构的Pr2O3/Co3O4/rGO/NF电极材料。这项研究为超级电容器材料的选择提供了新的启示。
文献：
- https://doi.org/10.1039/D2NJ05192C
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