韩南大学Kuk Ro Yoon课题组– Cu-PBA纳米立方体/氧化石墨烯复合材料的简便合成及其作为超级电容器的无粘合剂电极

普鲁士蓝及其类似物作为金属有机骨架之一，由于其出色的特性（例如高表面积、3D多孔网络和低成本）而通常用于制造储能电极。但是，它们具有较低的能量密度和电导率，这可能会限制其进一步的应用。在本文中，我们利用一种简便且自下而上的新协议，将六氰合铁酸铜纳米立方体（Cu-PBA）沉积在氧化石墨烯（GO）的表面，作为超级电容器的无粘合剂电极。本文概述了简便的连续离子层吸附和反应（SILAR）技术的优点，及用于在便宜的不锈钢基材上涂覆CuPBA@GO纳米复合材料。研究了反应循环对Cu-PBA@GO纳米复合材料的形貌、结晶度和电化学行为的影响，此外还研究了Cu-PBA与氧化石墨烯之间的有效协同作用。FTIR，XPS，SEM，TEM和XRD证实了在Cu-PBA/GO混合薄膜中形成的立方Cu-PBA。有趣的是，在电流密度为0.5 A/g的情况下，混合SS/Cu-PBA@GO-12可以提供611.6 F/g的卓越比电容，这是纯Cu-PBA（225.93 F/g）的2.7倍；且具有更好的循环稳定性，在4 A/g的电流密度下，经过2000次循环后，它可以保留大约86％的初始电容。此外，混合电极在200 W/kg的比功率下可以达到54.37 Wh/kg的最高能量密度值。Cu-PBA@GO杂化物的这种出色电化学行为可通过使用绿色且经济高效的方法代替有机基超级电容器，为智能和柔性超级电容器的开发开辟道路。

Figure 1.制备六氰合铁酸铜纳米立方体装饰的氧化石墨烯薄膜的实验过程

Figure 2. Cu-PBA@GO薄膜的结构形成示意图

Figure 3. （a）SS/Cu-PBA@GO-6、（b）SS/Cu-PBA@GO-12、（c）SS/Cu-PBA@GO-18纳米复合材料的SEM图；（d）SS/CuPBA@GO-12样品的EDS光谱；（e）SS/Cu-PBA@GO-12纳米复合材料的TEM图

Figure 4. （a）SS/Cu-PBA@GO-6、（b）SS/Cu-PBA@GO-12和（c）SS/Cu-PBA@GO-18纳米复合材料的CV曲线；（d）在10mV/s下的CV曲线对比；（e）扫速和比电容的关系曲线

Figure 5. （a）SS/Cu-PBA-12和（b）SS/Cu-PBA@GO-12在不同扫速下的CV曲线；（c）CV曲线对比；（d）比电容的直方图对比

相关研究成果于2021年由韩南大学Kuk Ro Yoon课题组，发表在Journal of Alloys and Compounds（https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157868）上。原文：Facile synthesis of Cu-PBA nanocubes/graphene oxide composite as binder-free electrodes for supercapacitor。