rGO/Ni-Co-S/聚苯胺三元复合材料的制备及其在高性能超级电容器中的电极应用

本文报道了一种通过界面聚合法合成的还原氧化石墨烯/镍钴硫化物/聚苯胺（rGO/NCS/PANI）三元纳米复合材料。该材料在超级电容器电极中展现出628 F/g的高比电容（10 A/g）和84%的循环稳定性（5000次充放电），全固态器件能量密度达167 Wh kg?1。研究揭示了rGO增强导电性、PANI提升NCS纳米颗粒稳定性的协同机制，为新一代储能器件开发提供新思路。

　　

Highlight

材料特性：通过粉末X射线衍射（p-XRD）分析显示（图2a），氧化石墨烯（GO）在2θ≈11.2°的特征峰经还原后消失，rGO在24.56°出现新峰。rGO/NCS/PANI复合材料的拉曼光谱中较高I_D/I_G值表明rGO片层上成功负载Ni-Co-S，形成丰富缺陷结构。

Thermal properties

热稳定性：热重分析（TGA）显示（图5a），rGO在130-200°C因残余含氧基团降解而显著失重，而rGNC和rGNCP复合材料在此区间失重较少。450-600°C的失重归因于聚苯胺（PANI）骨架分解，证明复合材料具有更优的热稳定性。

Electrical conductivity

导电性能：室温电流-电压曲线（图5b）显示，rGNCP复合材料与纯PANI均呈现非线性增长，但复合材料的非线性程度降低，这归因于rGO/NCS的引入促进了电荷转移过程，显著提升了导电性。

Electrochemical studies

电化学性能：三电极体系测试显示（图6a），rGNCP在-1V至0.4V电压窗口内，扫描速率从10 mV/s增至100 mV/s时，阴阳极电流同步增加，表明其优异的倍率性能。GCD测试证实该材料具有628 F/g的高比电容和84%的循环保持率。

Two-electrode system-based electrochemical measurement

全固态器件性能：基于rGNCP组装的对称超级电容器在3M KOH电解液中表现出近矩形的CV曲线和167 Wh kg^?1的能量密度（功率密度816 W/kg），经过1000次充放电循环后仍保持稳定性能。

Conclusion

总结：通过液/液界面聚合法成功制备的rGO/NCS/PANI三元复合材料，凭借rGO的高导电网络和PANI对NCS纳米颗粒的稳定作用，展现出卓越的热稳定性、导电性和电化学可逆性，为高性能储能器件开发提供了新策略。