基于山竹果皮绿色合成的CuO/La2O3/GO三元纳米复合材料在超级电容器中的卓越电化学性能研究

【编辑推荐】本研究创新性地利用山竹果皮（Garcinia mangostana）生物质废料，通过绿色合成法制备CuO/GO二元和CuO/La2O3/GO三元纳米复合材料。三元复合材料在6 M KOH电解液中展现出472 F/g的高比电容（GCD测试）和96.2%的5000次循环稳定性，为环保型超级电容器（SC）电极材料开发提供新策略。

　　

Highlight

本研究首次报道以山竹果皮提取物为还原剂，成功制备CuO/GO二元和CuO/La₂O₃/GO三元纳米复合材料。通过XRD、FTIR、SEM等表征证实材料结构，其中三元复合材料在10 mV/s扫描速率下获得447 F/g的比电容（CV测试），并在1 A/g电流密度下实现472 F/g的优异性能，循环5000次后容量保持率高达96.2%，显著优于二元体系。

Structural analysis

X射线衍射（XRD）分析显示（图1a-b），CuO在2θ=32.2°、35.4°、38.7°处呈现典型单斜晶系衍射峰，La₂O₃的特征峰位于26.5°和29.8°，而石墨烯（GO）的宽峰出现在24.5°附近。通过Debye-Scherrer和Williamson-Hall两种方法计算晶粒尺寸，三元复合材料的晶粒尺寸（26.5 nm）显著小于二元体系（46.5 nm），表明La₂O₃的引入有效抑制了颗粒团聚。

Conclusion

采用山竹果皮生物模板法成功构建的CuO/La₂O₃/GO三元复合材料，其独特的"过渡金属氧化物-稀土氧化物-碳材料"协同效应，不仅提供了丰富的氧化还原活性位点（Cu²⁺/Cu⁺和La³⁺/La²⁺），GO的导电网络更显著提升了电荷传输效率，为开发高性能、长寿命的绿色超级电容器电极材料开辟了新途径。