1.4 氧化锌、氧化亚钴和氧化石墨烯
1.4.1 氧化锌和氧化亚钴在超级电容器领域,将RuO2等过渡金属氧化物作为电极材料,科研人员已经进行了大量研究,且已取得不错的效果。但是,对CoO和ZnO的研究还不多见。据统计,CoO[29]和ZnO[30]更多的是应用于锂离子电池的负极材料。同样作为过渡金属氧化物,ZnO和CoO具备电化学活性好、储量丰富、价格低廉、环境友好等优点。因而,理论上看,它们也有望成为超级电容器电极材料。
钴基化合物一直是超级电容器电极材料的不错选择,已报道的Co3O4、Co(OH)2和NiCo2O4[31]等均具有较高的比电容。CoO——另一种钴的氧化物,同样“遗传”了钴基家族超高理论比电容的血统。
ZnO是一种应用广泛的半导体材料,由于其禁带宽度和激子束缚能较大,它拥有独特的电化学性能。ZnO还有一个优点——易于生长在各种基底上[32],这使得ZnO很方便与其他材料复合,弥补自身的不足。
1.4.2 氧化石墨烯
自2004年[33]问世以来,石墨烯就点燃了全世界的研究热情。由于具有比表面积超大、电阻率超低、硬度高、热导率高等突出性能[21,22,34],石墨烯几乎算是一种完美的碳材料,并成功地吸引了电学、力学、热学、光学等几乎各个领域的目光。石墨烯基复合材料更是新材料界的宠儿。
但是,石墨烯亲水性差和易团聚的特点,在一定程度上限制了它的应用。氧化石墨烯
(GrapheneOxide,GO)的出现,有效地克服了上述不足。GO是石墨烯的衍生物,与石墨烯的结构大致一样,区别在于GO片层上有-OH、-COOH、-CH(O)CH-等亲水性良好的含氧基团。这些含氧基团可以作为成核中心,捕获活性材料到GO片层上,再经过还原处理,便可以制得分散性优良的还原氧化石墨烯(ReducedGrapheneOxied,RGO)基复合材料[35]。这为实现石墨烯基复合材料的大规模生产提供了极大的可能。