rGO与MWCNT协同增强NiO介孔杂化纳米结构在超级电容器中的电化学性能研究

本文通过微波辅助法成功制备了NiO、MWCNT@NiO和rGO@NiO杂化纳米结构，揭示了还原氧化石墨烯（rGO）与多壁碳纳米管（MWCNT）对NiO电极材料的协同增强机制。研究显示rGO@NiO在2 M KOH电解液中展现出491F/g的高比电容（1A/g）及91%的循环稳定性（5000次），其组装的非对称超级电容器（ASC）器件能量密度达31.92Wh/kg。该工作为开发高性能超级电容器电极材料提供了新策略。

　　

Highlight

本研究采用快速微波辅助合成技术，成功构建了NiO基介孔杂化纳米结构体系。通过引入多壁碳纳米管（MWCNT）和还原氧化石墨烯（rGO），显著提升了材料的电荷传输效率与电化学活性表面积。

Results and discussion

XRD分析显示所有样品均呈现NiO的典型面心立方结构（JCPDS 47-1049），其中rGO@NiO和MWCNT@NiO的碳特征峰证实了杂化成功。电化学测试表明，rGO@NiO在2 M KOH电解液中表现最优，其比电容（491F/g）远超纯NiO（255F/g）和MWCNT@NiO（370F/g），这归因于rGO的高导电网络和独特的二维层状结构。

Conclusion

rGO@NiO杂化纳米结构展现出91%的卓越循环保持率（5000次充放电），其组装的ASC器件在1.2V电压窗口下实现31.92Wh/kg能量密度。该研究证实碳材料与金属氧化物的协同效应是提升超级电容器性能的关键路径。