CC BY
35
Электрохимическая энергетика. 2021. Т. 21, № 4. С. 206-215 Electrochemical Energetics, 2021, vol. 21, no. 4, pp. 206-215
https://energetica.sgu.ru https://doi.org/10.18500/1608-4039-2021-21-4-206-215
Научная статья УДК 542.9526:547.551.1
ЭЛЕКТРОДНЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ МНОГОСЛОЙНОГО ОКСИДА ГРАФЕНА ДЛЯ ХИМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА
С. В. Брудник0, Е. В. Яковлева, Н. В. Горшков, Д. И. Артюхов, А. В. Яковлев
Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А. Россия, 410054, г. Саратов, Политехническая, д. 77
Брудник Сергей Витальевич, аспирант, [email protected] https://orcid.org/0000-0001-7093-6494
Яковлева Елена Владимировна, кандидат химических наук, доцент, [email protected], https://orcid.org/
0000-0002-8489-9804
Горшков Николай Вячеславович, кандидат технических наук, доцент, [email protected], https://orcid.org/ 0000-0003-3248-3257
Артюхов Денис Иванович, аспирант, [email protected], https://orcid.org/0000-0001-9753-8875
Яковлев Андрей Васильевич, доктор технических наук, профессор, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-
3542-1927
Аннотация. Приведены результаты исследований электрохимического синтеза многослойного оксида графена, показана возможность его применения в качестве электродного материала суперконденсатора. В спиртовой суспензии толщина частиц многослойного оксида графена составляет менее 0.1 мкм с площадью более 100 мкм2. Электрод на основе оксида графена имеет высокую удельную емкость 107 Ф г-1 и высокую сохранность заряда 97% после 5000 циклов. Показано, что электрод из оксида графена обладает максимальной удельной энергией 8.7 Вт ч кг-1 при плотности тока 0.1 А г-1 и имеет максимальную мощность 2291.1 Вт кг-1 при плотности тока 4 А г-1. Проведены испытания литий-тионилхлоридного элемента с катодом из многослойного оксида графена на никелевой сетке. Установлено, что оксид графена, синтезированный электрохимическим методом, является перспективным электродным материалом для создания симметричного суперконденсатора.
Ключевые слова: оксид графена, электрохимический синтез, суперконденсатор химический источник тока
Для цитирования: Брудник С. В., Яковлева Е. В., Горшков Н. В., Артюхов Д. И., Яковлев А. В. Электродный материал на основе многослойного оксида графена для химических источников тока // Электрохимическая энергетика. 2021. Т. 21, № 4. С. 206-215. https://www.doi.org/10.18500/1608-4039-2021-21-4-206-215
Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0)
Article
Electrode material based on multilayer graphene oxide for chemical current sources
S. V. Brudnik^, E. V. Yakovleva, N. V. Gorshkov, D. I. Artyukhov, A. V. Yakovlev
Yuri Gagarin State Technical University of Saratov 77 Politechnicheskaya St., Saratov 410054, Russia
Sergei V. Brudnik, [email protected], https://orcid.org/0000-0001-7093-6494 Elena V. Yakovleva, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-8489-9804 Nikolay V. Gorshkov, [email protected], https://orcid.org/0000-0003-3248-3257
© БРУДНИК С. В., ЯКОВЛЕВА Е. В., ГОРШКОВ Н. В., АРТЮХОВ Д. И., ЯКОВЛЕВ А. В., 2021
Denis I. Artyukhov, [email protected], https://orcid.org/0000-0001-9753-8875 Andrei V. Yakovlev, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-3542-1927
Abstract. The results of the studies of the electrochemical synthesis of multilayer graphene oxide were presented, and the possibility of using it as an electrode material of the supercapacitor was shown. In an alcohol suspension the thickness of the particles of multilayer graphene oxide was less than 0.1 ^m with an area of more than 100 ^m2. The graphene oxide-based electrode has a high specific capacity of 107 F g-1 and a high charge retention rate of 97% after 5000 cycles. It was shown that the graphene oxide electrode had a maximum specific energy of 8.7 W h kg-1 at the current density of 0.1 A g-1 and had a maximum power of 2291.1 Wkg-1 at the current density of 4 A g-1. The application of a lithium-thionyl chloride cell with a multilayer graphene oxide cathode on a nickel grid was tested. It was found that graphene oxide synthesized using the electrochemical method is a promising electrode material for creating a symmetric supercapacitor.
Keywords: graphene oxide electrochemical synthesis supercapacitor, chemical current source
For citation: Brudnik S. V., Yakovleva E. V., Gorshkov N. V., Artyukhov D. I., Yakovlev A. V. Electrode material based on multilayer graphene oxide for chemical current sources. Electrochemical Energetics, 2021, vol. 21, no. 4, pp. 206-215 (in Russian). https://www.doi.org/10.18500/1608-4039-2021-21-4-206-215
This is an open access article distributed under the terms of Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC-BY4.0)
ВВЕДЕНИЕ
Растущая популярность портативных электронных устройств все больше увеличивает необходимость разработки материалов для накопления энергии. В связи с этим суперконденсаторы, которые обладают высокой удельной мощностью, возможностью быстрой зарядки и разрядки и длительным сроком службы, являются перспективными системами хранения электроэнергии с возможностью широкого применения во многих областях [1]. Традиционно различные углеродные материалы [2] использовались в данном приложении за счет большой площади поверхности и лучшей электропроводимости. Активированный уголь - один из наиболее распространенных материалов [3, 4], его площадь поверхности может достигать более 3000 м2-г-1 [5], однако только часть ее может вносить вклад в накопление энергии. Это связано с тем, что материалы на основе активированного угля имеют плохую однородность по размеру пор в диапазоне от микропор («0.3 нм) до мак-ропор [6], что приводит к низкой удельной емкости [7]. Углеродные нанотрубки имеют умеренную площадь поверхности и хорошую проводимость, однако суперконденсаторы на их основе не обладают лучшими емкостными характеристиками [8, 9], произ-
водственные трудности и стоимость ограничивают их применение в устройствах хранения энергии.
В качестве перспективного электродного материала для суперконденсатора может использоваться графен и его производные (оксид графена и восстановленный оксид графена). Наиболее цитируемым в литературе методом синтеза оксида графена является метод Хаммерса [10, 11], в котором реакция окисления протекает через стадию образования интеркалированных соединений графита. Главным недостатком данного метода синтеза является применение перманганата калия и концентрированной серной кислоты. Альтернативным методом синтеза оксида графена является электрохимический метод [12-14], который, в отличие от химического, обеспечивает высокую однородность гранулометрического и химического состава частиц оксида графена [15].
Электродные материалы на основе оксида графена для суперконденсаторов, синтезированного методом Хаммерса, имеют высокую удельную емкость, которая может достигать 300 Ф-г-1 [16]. Накопление электрохимической энергии происходит вследствие окислительно-восстановительных реакций на границе электрод-электролит с участием кислородсодержащих функциональных групп [17].
Целью данной работы является исследование многослойного оксида графена, полученного электрохимическим анодным окислением графита, для применения в качестве электрода симметричного суперконденсатора.
МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
Электрохимический синтез многослойного оксида графена и механизм диспергирования природного порошка графита в сернокислых электролитах подробно изучен авторами статьи [15, 18]. Углеродный материал диспергировали в этиловом спирте с помощью ультразвукового дисперга-тора УЗДН 2Т (ООО «НПП "Укрроспри-бор"», Украина), с мощностью 450 Вт в течение 20 минут. Данным образом получали спиртовую дисперсию многослойного оксида графена с концентрацией 1.4 мг/мл. Полученные пленки электрохимически окисленного графита наносились на стальные (Stainless Steel 304) диски площадью 2 см2 и никелевую сетку капельным методом с помощью микродозатора 200 мкл при температуре 25°С и сушились при 60°C в течение 5 часов.
Исследования распределения размеров частиц окисленного графита в спиртовой суспензии производилось лазерным анализатором размеров частиц Analysette-22 NanoTech (Fritsch GmbH, Германия) с диапазоном измерения 0.01-2100 мкм.
Изучение морфологии поверхности и структуры частиц наноструктурирован-ного графита осуществляли при помощи сканирующего электронного микроскопа со встроенным энергодисперсионным анализом EXplorer (Aspex, США).
Сопротивление углеродных пленок определяли с помощью измерителя RLC Е7-22 (CHY Firemate Co., Ltd Тайвань). Суперконденсатор на основе полученного углеродного материала собирался в симметричном исполнении в корпусе coin cell CR2025. В качестве электролита использо-
вался водный раствор КОН с концентрацией 6 моль/л.
Электрохимическое тестирование: циклические вольтамперограммы и гальваностатические зарядно-разрядные кривые зарегистрированы с помощью потенциостата (ООО «Элинс», Россия) по двухэлектрод-ной схеме. Циклические вольтамперограммы, зарегистрированны при скоростях развертки потенциала 1, 10, 30, 50 и 100 мВ/с. Рабочий диапазон напряжений для исследуемого симметричного суперконденсатора составляет от 0.0 до 0.8 В. Тестирование симметричным зарядом-разрядом выполнено от 0 до 800 мВ при плотностях постоянного тока 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 2.0 и 4.0 А-г-1. Сохранность емкости электрода суперконденсатора с активным материалом на основе оксида графена тестировали в течение 5000 циклов заряда-разряда плотностью тока 2 А-г-1.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Исследования проводились на основе спиртовых дисперсий многослойного оксида графена. Как описывалось ранее [18], взаимодействие окисленного графита с водой является причиной эксфолиации графитовых частиц в результате поглощения молекул воды молекулами H2SO4 в межслоевых пространствах графитовой матрицы и обусловливается увеличением их объема в 10-11 раз по сравнению с исходным графитом.
При диспергировании оксида графена в этиловом спирте наблюдается значительное снижение агломерации частиц, это подтверждается увеличением доли частиц оксида графена с размером < 10 мкм до 43% при уменьшении модального размера частиц до 17.33 мкм (рис. 1). По результатам данных сканирующей электронной микроскопии, структура частиц многослойного оксида графена состоит из периодически повторяющихся упорядоченных слоев с толщиной менее 0.1 мкм и площадью свыше 100 мкм2 (рис. 2, а-в).
Рис. 1. Распределение частиц окисленного графита по размерам (при воздействии ультразвука 50 Вт) в спиртовой суспензии
Fig. 1. The distribution of oxidized graphite particles by size (exposure to the ultrasound of 50 W) in an alcohol suspension
Полученная спиртовая дисперсия многослойного оксида графена использовалась для осаждения пленок с толщиной 50 мкм и массой 2.8 мг на стальной подложке (рис. 3, а) капельным методом. Аналогично были получены пленки из многослойного оксида графена нанесенного на никелевую сетку (рис. 3, б). Строение пленки представляет собой плоско ориентированные относительно подложки частицы оксида графена (рис. 2, г-е). Расчетная плотность пленки
г/d д/e e/f
Рис. 2. Сканирующая электронная микроскопия синтезированного электрохимическим методом многослойного оксида графена (а-в) и пленки на его основе (г-е)
Fig. 2. Scanning electron microscopy of electrochemically synthesized multilayer graphene oxide (a-c) and the films
based on it (d-f))
a/a
б/b
Рис. 3. Стальной диск с пленкой многослойного оксида графена толщиной 50 мкм (электрод симметричного суперконденсатора) (а). Электрод из многослойного оксида графена на никелевой сетке для литий-тионил-
хлоридного элемента (б)
Fig. 3. The steel disk with a 50 ^m thick multilayer graphene oxide film (symmetric supercapacitor electrode) (a). Multilayer graphene oxide electrode on a nickel grid for a lithium-thionyl chloride cell (b)
составляет 0.28 г-см-3, удельное электрическое сопротивление - «22 • 10-5 Ом-м.
После термовосстановления пленки многослойного оксида графена при температуре 120°С в течение 2 часов удельное сопротивление снижалось до «3.1 • 10-5 Ом-м. Псевдоемкость суперконденсатора можно объяснить взаимодействием между электролитом и функциональными группами, включающими гидроксильные, карбонильные и хинонные комплексы [19]. Плотность тока циклических вольтамперограмм с ростом скорости развертки потенциала возрастает (рис. 4, а), в связи с этим уменьшается удельная емкость от 107.1 до 57.2 Ф-г-1 для скоростей развертки 1 и 100 мВ-с-1 соответственно (рис. 4, б).
Данное уменьшение связано с ограничениями диффузионных процессов при увеличении скорости развертки потенциала, в особенности с уменьшением доступности внутренней поверхности пор, поскольку процесс накопления заряда в основном протекает на внешней поверхности [20]. Кривые симметричного заряда-разряда (рис. 4, в) обусловлены квазилинейным характером, что свидетельствует о псевдоемкостном характере накопления энергии. Между цик-
лами заряда и разряда наблюдалось падение напряжения (¡Я), величина которого взаимосвязана с эквивалентным распределенным сопротивлением [21]. Несоответствие в значениях удельной емкости при изменении плотности тока симметричного заряда-разряда (рис. 4, г) вызваны наличием диффузионного и поверхностного взаимодействия. Так, значения удельной емкости одного электрода составляют от 75.4 до 102.1 Фг-1 для плотности тока 4.0 и 0.1 А-г-1.
При рассмотрении диаграммы (рис. 5, а) видно, что значения удельной энергии снижаются с увеличением удельной мощности с 8.7 до 0.8 Вт-ч-кг-1 для 155.5 и 2291.1 Вт-кг-1. Для плотностей тока ниже 2 А-г-1 кривая диаграммы Рагоне не находится в области суперконденсаторов, вследствие этого сохранность емкости электрода суперконденсатора с активным материалом на основе многослойного оксида графена тестировали симметричным заряд-разрядом с плотностью тока 2 А-г-1. Сохранение емкости суперкондесаторов после 5000 циклов процесса заряда-разряда составило 97.4% (рис. 5, б).
ьв <С
(D ТЗ
ё
¡8 о
>
-2
-4
800
- ------- / / / / / /
.....»«■;> .V&r./.-:
'ГУ. JI'--/ ' /
/ --------
-1 mVs-1 ......5 mV s-1
---10 mVs-1 .........30 mV s-1
1 ----50 mV s-1 —- 100 mV s-1
120
200
400
a/a
<D
I
600
400
200
i I, £ fl i 'l 11 1 i [i1 i i
:■' .
/I / \ / \
600 800 Voltage, mV
-4.0 A-g-1
.......2.0 A-g"1
-- - 1.0 A-g"1
^ ..........0.5 A-g-1
\ --0.2A.g-1
i/ r
I I / I
/ 1 i
_L
_L
' I
50 100
в/с
150 200 Time, s
100
ьв
<3 a
& 80 о о 43
60
a
m
40 20 0
120
1-ад
^ 100
£ '<3
a
& 80
о .у
60
a
m
40 20 0
_L
_L
_L
_L
20
40 60 80 100 Scanning speed, mVs-1 б/b
_L
_L
_L
2 3 4
Current density, A g-1
г/d
Рис. 4. Электрохимические характеристики электрода на основе многослойного оксида графена: a - циклические вольтамперограммы, б - зависимость удельной емкости от скорости развертки потенциала циклических вольтамперограмм, в - кривые симметричного заряд-разряда при плотностях зарядно-разрядного тока, г -удельная емкость от величины плотности зарядно-разрядного тока
Fig. 4. The electrochemical characteristics of a multilayer graphene oxide electrode: a - cyclic voltammograms, b - the dependence of the specific capacitance on the scan rate of the potential of the cyclic voltammograms, с -symmetric charge-discharge curves at the charge-discharge current densities, d - the specific capacity from the value
of the density of the charge-discharge current
2
0
0
0
0
1
0
Исследование тионилхлоридных элементов с катодами из многослойного оксида графена, нанесенного на никелевую сетку (см. рис. 3, б), показывает, что по сравнению с положительными электродами, изготовленными по традиционной технологии из технического углерода (сажи) с добав-
лением связующего вещества (суспензия Ф-4Д, которая представляет собой 60%-ный водный раствор фторопластовых частиц), электроды, изготовленные на основе многослойного оксида графена, обладают уникальными разрядными характеристиками. При низкой токовой нагрузке данные электроды
ад
101
$
m S3
<D ТЗ
С
W
10
-1
100
S^ 98 &
о
96
о й
.о
ев
<и сл
га 94
Рч
92
102
103 104
Power density, W/kg
90
_L
_L
_L
_L
_L
1000 2000 3000 4000 5000
Cycle number
a/a
б/b
Рис. 5. Диаграмма Рагоне для электрода на основе оксида графена (а). Сохранность емкости при циклирова-нии симметричным заряд-разрядом плотностью тока 2 А г-1 (б)
Fig. 5. Ragone plot for the electrode based on the graphene oxide (a). The retention of capacity during symmetric
charge-discharge cycling with the current density of A g-1 (b)
отдают более высокую удельную электриче- 4543 мА-ч/г, что в три раза больше, чем скую емкость. При плотности тока 2 мА/см2 у сажевых электродов, у которых при той же удельная электрическая емкость составляет токовой нагрузке Q = 1493 мА-ч/г (таблица).
Результаты испытаний литий-тионилхлоридного элемента с катодом из многослойного оксида графена
на никелевой сетке
Test results of testing of a lithium-thionyl chloride cell with a multilayer graphene oxide cathode on a nickel grid
1
0
i, мА/см2 ^рц, В Положительный (С) электрод Примечание
Толщина, мм me, г р, г/см3 0уд, мА-ч/г
2 и 5 3.740 0.21 0.0103 0.1226 2 4543.7 Оксид графена. Двусторонний литиевый электрод использовался повторно после предыдущего разряда. При токе 40 мА отключилось сразу. При 8 мА -5 ч, доразряд при 20 мА - 20 мин.
2 и 5 3.613 0,57 0.0839 0,3680 2 1493.6 КПО. Использовали повторно двусторонний литиевый электрод после предыдущего разряда. Разряжали два дня токами 8 и 20 мА.
10; 5; 2.5 3.733 0,4 0.0357 0,2231 2 1658.3 Оксид графена. Использовали повторно двусторонний литиевый электрод после предыдущего разряда. Разряд проводили в 3 этапа, уменьшая ток.
10; 5; 2.5 3.548 0.0267 2 393.3 Оксид графена термообработанный. Использовали повторно двусторонний литиевый электрод после предыдущего разряда. Разряд проводили в 3 этапа, уменьшая ток.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, получен многослойный оксид графена методом электрохимического окисления дисперсного графита в серной кислоте. Произведены анализ размера частиц полученного оксида многослойного графена в спиртовой дисперсии, а также анализ морфологии методом сканирующей электронной микроскопии. Достигнута высокая дисперсность синтезированного оксида графена с применением ультразвуковой обработки спиртовой дисперсии. Электродный материал для суперконденсаторов
БЛАГОДАРНОСТИ
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 18-2919048.
нанесен на стальные подложки без применения связующего, изготовлены макеты суперконденсаторов. Электрохимическое тестирование подтверждает высокие значения удельной емкости и удельной энергии для оксида многослойного графена в составе симметричного суперконденсатора. Проведены испытания литий-тионилхлоридного элемента с катодом из многослойного оксида графена на никелевой сетке, которые выявили трехкратное повышение удельной электрической емкости по сравнению с традиционным сажевым электродом.
ACKNOWLEDGEMENTS
This study was supported by the Russian Foundation for Basic Research (project No. 18-2919048).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Zhao J., Burke A. F. Review on supercapacitors : Technologies and performance evaluation // Journal of Energy Chemistry. 2021. Vol. 59. P. 276-291. https://www.doi.org/10.1016/j. jechem.2020.11.013
2. Frackowiak E. Carbon materials for supercapacitor application // Physical Chemistry Chemical Physics. 2007. Vol. 9. P. 1774-1785. https://www.doi.org/10.1039/B618139M
3. Shen H.Liu E., Xiang X, Huang Z., Tian Y., Wu Y., Wu Z., Xie H. A novel activated carbon for supercapacitors // Materials Research Bulletin. 2012. Vol. 47, №3.P. 662-666. https://www.doi.org/10.1016/ j.materresbull.2011.12.028
4. Faraji S., Ani F. N. The development supercapacitor from activated carbon by electroless plating-A review // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015. Vol. 42. P. 823-834. https://www.doi. org/10.1016/j.rser.2014.10.068
5. Xiao Y., Long C., Zheng M.-T, Dong H.-W., Lei B.-F., Zhang H.-R., Liu Y.-L. High-capacity porous carbons prepared by KOH activation of activated carbon for supercapacitors // Chinese Chemical Letters. 2014. Vol. 25, № 6. P. 865-868. https://www.doi.org/ 10.1016/j.cclet.2014.05.004
6. Wang Y., Xia Y. Recent progress in supercapacitors : From materials design to system construction // Advanced Materials. 2013. Vol. 25. P. 5336-5342. https://www.doi.org/10.1002/adma. 201301932
7. Zhao J., Burke A. F. Electrochemical Capacitors : Performance Metrics and Evaluation by
Testing and Analysis // Advanced Energy Materials. 2020. Vol. 11. P. 1-29. https://www.doi.org/10.1002/ aenm.202002192
8. Zhu S., Ni J., Li Y. Carbon nanotube-based electrodes for flexible supercapacitors // Nano Research. 2020. Vol. 13. P. 1825-1841. https://www.doi.org/10. 1007/s12274-020-2729-5
9. Yang Z., Tian J., Yin Z., Cui C., Qian W., Wei F. Carbon nanotube- and graphene-based nanomaterials and applications in high-voltage supercapacitor : A review // Carbon. 2019. Vol. 41. P. 467-480. https:// www.doi.org/10.1016/jxarbon.2018.10.010
10. Yu H., Zhang B., Bulin C., Li R., Xing R. High-efficient Synthesis of Graphene Oxide Based on Improved Hummers Method // Scientific Reports. 2016. Vol. 6. P. 1-7. https://www.doi.org/10.1038/srep36143
11. Down M. P., Rowley-Neale S. J.., Smith G. C., Banks C. E. Fabrication of Graphene Oxide Supercapacitor Devices // ACS Applied Energy Materials. 2018. Vol. 1, № 3. P. 707-714. https://www. doi.org/10.1021/acsaem.7b00164
12. Nishina Y., Eigler S. Chemical and electrochemical synthesis of graphene oxide - a generalized view //Nanoscale. 2020. Vol. 12. P. 1273112740. https://www.doi.org/10.1039/D0NR02164D
13. Singh R., Tripathi C. C. Synthesis of colloidal graphene by electrochemical exfoliation of graphite in lithium sulphate // Materials Today : Proceedings. 2018. Vol. 5, № 1. P. 973-979. https://www.doi.org/10.1016/ j.matpr.2017.11.173
14. Kumar N., Srivastava V. C. Simple Synthesis of Large Graphene Oxide Sheets via Electrochemical
Method Coupled with Oxidation Process // ACS Omega. 2018. Vol. 3. P. 10233-10242. https://www.doi.org/10. 1021/acsomega.8b01283
15. Яковлева Е. В., Яковлев А. В., Краснов В. В., Целуйкин В. Н., Мостовой А. С., Курамина Н. Ю., Брудник С. В. Электрохимическое наноструктуриро-вание графита для применения в химических источниках тока // Электрохимическая энергетика. 2020. Т. 20, № 1. С. 45-54. https://www.doi.org/10.18500/ 1608-4039-2020-20-1-45-54
16. Li Z., Gadipelli S., Yang Y., He G., Guo J., Li J., Lu Y., Howard C. A., Brett D. J. L., Parkin I. P, Li F., Guo Z. Exceptional supercapacitor performance from optimized oxidation of graphene-oxide // Energy Storage Materials. 2019. Vol. 17. P. 12-21. https://www. doi.org/10.1016/j.ensm.2018.12.006
17. Li Z., Gadipelli S., Yang Y., Guo Z. Design of 3D Graphene-Oxide Spheres and Their Derived Hierarchical Porous Structures for High Performance Supercapacitors // Small. 2017. Vol. 13, № 44. P. 1702474. https://www.doi.org/10.1002/smll. 201702474
18. Яковлев А. В., Яковлева Е. В., Целуйкин В. Н., Краснов В. В., Мостовой А. С., Викуло-ва М. А., Фролов И. Н., Рахметулина Л. А. Синтез многослойного оксида графена при электрохимическом диспергировании графита в H2SO4 // Журнал прикладной химии. 2020. Т. 93, № 2. С. 222-228. https://www.doi.org/10.31857/S0044461820020097
19. Aliyev E., Filiz V, Khan M. M., Lee Y. J., Abetz C., Abetz V. Structural Characterization of Graphene Oxide : Surface Functional Groups and Fractionated Oxidative Debris // Nanomaterials. 2019. Vol. 9. P. 1180-1195. https://www.doi.org/10.3390/ nano9081180
20. Avouris P, Dimitrakopoulos C. Graphene : Synthesis and applications // Materials Today. 2012. Vol. 15, № 3. P. 86-97. https://www.doi.org/10.1016/ S1369-7021(12)70044-5
21. Hou R., Gund G. S., Qi K., Nakhanivej P, Liu H., Li F., Park H. S. Hybridization design of materials and devices for flexible electrochemical energy storage // Energy Storage Materials. 2019. Vol. 19. P. 212-241. https://www.doi.org/10.1016/j. ensm.2019.03.002
REFERENCES
1. Zhao J., Burke A. F. Review on supercapacitors : Technologies and performance evaluation. Journal of Energy Chemistry, 2021, vol. 59, pp. 276-291. https://www.doi.org/10.1016/jjechem. 2020.11.013
2. Frackowiak E. Carbon materials for supercapacitor application. Physical Chemistry Chemical Physics, 2007, vol. 9, pp. 1774-1785. https://www.doi.org/10.1039/B618139M
3. Shen H., Liu E., Xiang X., Huang Z., Tian Y., Wu Y., Wu Z., Xie H. A novel activated carbon for supercapacitors. Materials Research Bulletin, 2012, vol. 47, no. 3, pp. 662-666. https://www.doi.org/10. 1016/j.materresbull.2011.12.028
4. Faraji S., Ani F. N. The development supercapacitor from activated carbon by electroless plating - A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2015, vol. 42, pp. 823-834. https://www.doi. org/10.1016/j.rser.2014.10.068
5. Xiao Y., Long C., Zheng M.-T., Dong H.-W., Lei B.-F., Zhang H.-R., Liu Y.-L. High-capacity porous carbons prepared by KOH activation of activated carbon for supercapacitors. Chinese Chemical Letters, 2014, vol. 25, no. 6, pp. 865-868. https://www.doi.org/ 10.1016/j.cclet.2014.05.004
6. Wang Y., Xia Y. Recent progress in supercapacitors : From materials design to system construction. Advanced Materials, 2013, vol. 25, pp. 5336-5342. https://www.doi.org/10.1002/adma. 201301932
7. Zhao J., Burke A. F. Electrochemical Capacitors : Performance Metrics and Evaluation by
Testing and Analysis. Advanced Energy Materials, 2020, vol. 11, pp. 1-29. https://www.doi.org/10.1002/ aenm.202002192
8. Zhu S., Ni J., Li Y. Carbon nanotube-based electrodes for flexible supercapacitors. Nano Research, 2020, vol. 13, pp. 1825-1841. https://www.doi.org/10. 1007/s12274-020-2729-5
9. Yang Z., Tian J., Yin Z., Cui C., Qian W., Wei F. Carbon nanotube- and graphene-based nanomaterials and applications in high-voltage supercapacitor : A review. Carbon, 2019, vol. 41, pp. 467-480. https://www.doi.org/10.1016d.carbon. 2018.10.010
10. Yu H., Zhang B., Bulin C., Li R., Xing R. High-efficient Synthesis of Graphene Oxide Based on Improved Hummers Method. Scientific Reports, 2016, vol. 6, pp. 1-7. https://www.doi.org/10.1038/srep36143
11. Down M. P., Rowley-Neale S. J., Smith G. C., Banks C. E. Fabrication of Graphene Oxide Supercapacitor Devices. ACS Applied Energy Materials, 2018, vol. 1, no. 3, pp. 707-714. https://www.doi.org/ 10.1021/acsaem.7b00164
12. Nishina Y., Eigler S. Chemical and electrochemical synthesis of graphene oxide - a generalized view. Nano scale. 2020, vol. 12, pp. 1273112740. https://www.doi.org/10.1039/D0NR02164D
13. Singh R., Tripathi C. C. Synthesis of colloidal graphene by electrochemical exfoliation of graphite in lithium sulphate. Materials Today : Proceedings, 2018, vol. 5, no. 1, pp. 973-979. https://www.doi.org/10. 1016/j.matpr.2017.11.173
14. Kumar N., Srivastava V C. Simple Synthesis of Large Graphene Oxide Sheets via Electrochemical Method Coupled with Oxidation Process. ACS Omega, 2018, vol. 3, pp. 10233-10242. https://www.doi.org/10. 1021/acsomega.8b01283
15. Yakovleva E. V, Yakovlev A. V., Krasnov V. V., Tseluikin V. N., Mostovoy A. S., Kuramina N. Y., Brudnik S. V Electrochemical nanostructuring of graphite for application in chemical current sources. Electrochemical Energetics, 2020, vol. 20, no. 1, pp. 45-54 (in Russian). https://www. doi.org/10.18500/1608-4039-2020-20-1-45-54
16. Li Z., Gadipelli S., Yang Y., He G., Guo J., Li J., Lu Y., Howard C. A., Brett D. J. L., Parkin I. P., Li F., Guo Z. Exceptional supercapacitor performance from optimized oxidation of graphene-oxide. Energy Storage Materials, 2019, vol. 17, pp. 12-21. https:// www.doi.org/10.1016/j.ensm.2018.12.006
17. Li Z., Gadipelli S., Yang Y., Guo Z. Design of 3D Graphene-Oxide Spheres and Their Derived Hierarchical Porous Structures for High Performance Supercapacitors. Small, 2017, vol. 13, no. 44, pp. 1702474. https://www.doi.org/10.1002/smll. 201702474
18. Yakovlev A. V., Yakovleva E. V, Tseluikin V N., Krasnov V V., Mostovoy A. S., Vikulova M. A., Frolov I. N., Rakhmetulina L. A. Synthesis of multilayer graphene oxide during electrochemical dispersion of graphite in H2SO4. Journal of Applied Chemistry, 2020, vol. 93, no. 2, pp. 222-228 (in Russian). https://www.doi.org/10. 31857/S0044461820020097
19. Aliyev E., Filiz V., Khan M. M., Lee Y. J., Abetz C., Abetz V. Structural Characterization of Graphene Oxide : Surface Functional Groups and Fractionated Oxidative Debris. Nanomaterials, 2019, vol. 9, pp. 1180-1195. https://www.doi.org/10.3390/ nano9081180
20. Avouris P., Dimitrakopoulos C. Graphene : Synthesis and applications. Materials Today, 2012, vol. 15, no. 3, pp. 86-97. https://www.doi.org/10.1016/ S1369-7021(12)70044-5
21. Hou R., Gund G. S., Qi K., Nakhanivej P., Liu H., Li F., Park H. S. Hybridization design of materials and devices for flexible electrochemical energy storage. Energy Storage Materials, 2019, vol. 19, pp. 212-241. https://www.doi.org/10.1016/j. ensm.2019.03.002
Поступила в редакцию 8.11.2021 / После рецензирования 17.11.2021 / Принята 10.12.2021 Received 8.11.2021 / Revised 17.11.2021 / Accepted 10.12.2021
