较为理想红宝石电容电极候选材料，rubycon电解电容石墨烯金属氧化物复合材料

石墨烯金属氧化物复合材料，将具有较高比电容的金属氧化物与具有较高电子电导率和较大比表面积的石墨烯相结合，充分发挥两种组分的增效协同效应。一方面可以保持超级电容器的高比功率，另一方面也增加了复合物电极的比容量和循环稳定性，从而得到性能优良的红宝石电容电极材料。在各类金属氧化物中，MnO2因具有资源丰富、价格低廉、环境友好等优点而成为较为理想的红宝石电容电极候选材料，将石墨烯纳米片加入到KMnO4和H2SO4的混合溶液中，110℃下反应12h得到一种由纳米棒结合在一起的三维海胆状结构的MnO2/石墨烯复合物，MnO2附着在二维石墨烯的表面，大大提高了复合物的电化学性能。在三电极体系中，复合物的最大比电容值为263F·g-1，且经过500次充/放电循环之后的电容保持率为99%，rubycon电解电容用电化学沉积法得到了颗粒状MnO2/石墨烯复合物，并研究了不同沉积时间对金属氧化物颗粒的影响。结果表明，沉积时间过短不利于氧化物颗粒的形成，时间过长会导致氧化物负载过多，影响复合物的稳定性。在最佳沉积时间下得到的复合物在1mV·s-1扫描速率下的最大比电容值可达378F·g-1。RuO2是发现和研究最早的过渡金属氧化物，因其本身导电性好、容量高、内阻小，是一种非常优异的赝电容电极材料，但其价格昂贵，将其与石墨烯进行复合可以减少贵金属的用量，降低制备成本，以一步水热法制备了RuO2/石墨烯复合物并在三电极体系中对其进行电化学性能测试。研究发现，当电流密度为0.5A·g-1时，复合物的最大比电容值为471F·g-1，且在3000次充/放电循环后的电容保持率为92%。NiO具有理论赝电容高和循环可逆性好等优点，将NiO与石墨烯进行复合可以获得电化学性能优异的红宝石电容电极材料，将GO与硝酸镍混合，在静电作用力下镍离子吸附在GO表面，利用NH4HCO3调节体系的pH值生成Ni（OH）2/GO前驱体，最后经过高温煅烧即可得到NiO/石墨烯复合物。这种方法有利于金属氧化物的吸附，可以进一步提高复合物的电化学性能，在三电极测试体系中，复合物的最大比电容可达525F·g-1。Co3O4具有较高的理论电容值和优异的氧化还原性，但低的倍率性能和循环稳定性却限制了其在红宝石电容中的应用。将Co3O4与石墨烯进行复合可以有效弥补Co3O4的不足，rubycon电解电容以氨水为沉淀剂，用化学沉积法成功制备Co（OH）2/GO前驱体，然后在250℃下的N2气氛中加热得到了Co3O4/石墨烯复合物，三电极测试体系1A·g-1的电流密度下，其初始比电容达到了636F·g-1。进一步以复合物和活性炭为两电极、KOH为电解液组装成非对称红宝石电容，其能量密度可以达到35.7W·h·kg-1，ZnO是一种性能优良的半导体材料，原料价格低廉且来源广泛。纳米ZnO易生长在各种基底上，且其颗粒尺寸易控制，但作为电极材料时循环稳定性较差，与石墨烯复合可有效改善其稳定性，rubycon电解电容利用超临界CO2在室温环境下得到了颗粒状ZnO/石墨烯，超临界CO2的引入不仅有利于剥离石墨烯，还能使ZnO均匀、紧密地吸附在石墨烯的表面。经三电极体系测试发现，复合物的最大比电容可达314F·g-1。