本發(fā)明涉及一種氧化鐵/氧化石墨烯納米復(fù)合材料及其制備方法與在超級電容器中的應(yīng)用，屬于功能材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

石墨烯及其衍生物氧化石墨烯作為近年來首次被發(fā)現(xiàn)的二維納米材料，具有非常大的比表面積、卓越的熱學(xué)、力學(xué)、電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)。這些優(yōu)點使得石墨烯材料成為納米材料的理想載體，不僅能夠穩(wěn)定分散納米粒子，同時能夠保持其固有的電子結(jié)構(gòu)和化學(xué)性能。并且，氧化石墨烯表面含有大量的含氧官能團(tuán)，能夠提供錨裝納米粒子的位點并增加相互作用。由于其安全無毒，價格低廉，不易團(tuán)聚等性質(zhì)，氧化石墨烯負(fù)載的氧化鐵(比如納米粒子、納米棒、納米線等)復(fù)合物已經(jīng)廣泛應(yīng)用到催化、鋰電池、超級電容器、磁存儲和環(huán)境治理等方面。

超級電容器是一種介于普通電容器和二次電池之間的快速充電/放電的儲能器件，它具有充電時間短、使用壽命長、溫度特性好、節(jié)約能源和綠色環(huán)保等特點，具有巨大的商業(yè)應(yīng)用前景。超級電容器電極材料主要是具有雙電層儲能性質(zhì)的活性碳、碳纖維、碳納米管、石墨烯等碳材料組成。但這類材料比電容不高，不能滿足超級電容器的發(fā)展需要。過渡金屬氧化物，如氧化鐵，具有電活性，也能提供極高的電化學(xué)電容，但這類材料在氧化還原過程中結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，并且其電導(dǎo)率較低，應(yīng)用于超級電容器的效果也不理想。近年有研究者將石墨烯與氧化還原材料復(fù)合，用于超級電容器，該類材料兼具上述兩種材料的優(yōu)勢，具有良好的發(fā)展前景(nanoscale2012,4,2958；adv.mater.2011,23,5574；acsnano2011,5,3333)。但是，目前這類復(fù)合材料中的氧化鐵粒子尺寸較大、粒徑分布不均勻、粒子與石墨結(jié)合較弱、電導(dǎo)率不高、粒子容易團(tuán)聚、穩(wěn)定性有待提高。

為了提高氧化鐵/石墨烯復(fù)合材料的電化學(xué)性能，研究者專注于開發(fā)特定形貌的納米氧化鐵電極或復(fù)合電極，如納米粒子(rscadv.2012,2,6672)、納米線(j.mater.chem.a2013,1,11698)、納米棒(nanotechnology2011,22)、納米花蔟(ecselectrochem.lett.2013,2,a60.)等，其中，一維納米棒與石墨之間存在大的電荷傳輸界面、同時能顯著提高復(fù)合材料的機械強度，而倍受研究者關(guān)注。但是，目前報道的氧化鐵納米棒的尺寸較大(幾十到幾百納米)，形貌不均一，應(yīng)用于超級電容器電極中，其電化學(xué)性能并不盡如人意(adv.mater.2014,26,3148–3155；acsappl.mater.interfaces2015,7,27518-27525；crystengcomm,2015,17,1906–1910)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種氧化鐵/氧化石墨烯納米復(fù)合材料的制備方法，該制備方法具有廉價、易操作的特點，在保證納米棒原位生長在氧化石墨烯上的同時，納米棒尺寸均勻，自組裝排列，不發(fā)生團(tuán)聚；所制備的氧化鐵/氧化石墨烯納米復(fù)合材料可用作超級電容器電極材料(工作電極)。

本發(fā)明所提供的氧化鐵/氧化石墨烯納米復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)配制無機鐵鹽的溶液；

(2)將所述無機鐵鹽的溶液加入至氧化石墨烯的水溶膠中，得到穩(wěn)定均勻的懸浮液；

(3)所述懸浮液經(jīng)水熱反應(yīng)得到水合氧化鐵納米粒子和氧化石墨烯的復(fù)合物，依次經(jīng)干燥和煅燒即得所述氧化鐵/氧化石墨烯納米復(fù)合材料。

上述的制備方法中，步驟(1)中，所述無機鐵鹽可為氯化鐵、氯化亞鐵、硝酸鐵、硫酸亞鐵、醋酸亞鐵、草酸鐵和乙酰丙酮鐵中至少一種；

所述無機鐵鹽的溶液的摩爾濃度可為0.02mol/l～0.5mol/l，具體可為0.02mol/l～0.25mol/l、0.02mol/l～0.1mol/l、0.02mol/l～0.08mol/l、0.02mol/l～0.05mol/l、0.02mol/l～0.03mol/l、0.02mol/l、0.03mol/l、0.05mol/l、0.1mol/l、0.25mol/l或0.5mol/l；

所述無機鐵鹽的溶液采用的溶劑可為下述1)-3)中任一種：

1)水；

2)低分子量醇、四氫呋喃、二甲基甲酰胺或甲苯；

3)水與低分子量醇的混合物(兩者的體積比可為1～200：100，如100：100)

所述低分子量醇可為甲醇、乙醇、乙二醇等。

上述的制備方法中，步驟(2)中采用的所述氧化石墨烯可根據(jù)傳統(tǒng)的hummers法制備：首先將石墨粉在干燥箱干燥；然后將石墨烯粉與nano3在燒杯中混合，加入濃硫酸，在冰水浴中攪拌混合；然后向混合液中緩慢加入kmno4，再在冰水浴10℃條件下攪拌混合；然后將燒杯轉(zhuǎn)移到35℃溫水浴中，待反應(yīng)溫度提高至35℃繼續(xù)攪拌。在攪拌條件下，向燒杯中勻速加入去離子水將混合溶液稀釋，待反應(yīng)溫度升高至98℃保持老化一定時間。然后加入雙氧水氧化。氧化后混合液過濾，并且hcl和去離子水反復(fù)洗滌至溶液呈中性。最后將洗滌產(chǎn)物加去離子水形成懸浮液，用超聲波分散，得到棕色的氧化石墨烯溶膠。

步驟(2)中，將所述無機鐵鹽的溶液逐滴加入至氧化石墨烯的水溶膠中，可同時攪拌或球磨，如采用磁力攪拌或機械攪拌；

步驟(2)中，所述氧化石墨烯的水溶膠的質(zhì)量-體積濃度可為1～100mg/ml，具體可為10mg/ml；

所述無機鐵鹽與所述氧化石墨烯的質(zhì)量比可為1～150：100，具體可為10～150：100、10～100：100、10～67：100、10～43：100、10～18：100、10～11：100、10：100、11：100、18：100、43：100、67：100、100：100或150：100，其中所述無機鐵鹽的質(zhì)量以鐵的質(zhì)量計。

上述的制備方法中，步驟(3)中，所述水熱反應(yīng)的溫度可為100℃～180℃，具體可為120℃～160℃、120℃～150℃、100℃～140℃、120℃～130℃、120℃、130℃、140℃、150℃或160℃，時間可為1～24小時，具體可為12～24小時、12小時或24小時；

所述水熱反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫，用水洗滌并抽濾得到所述水合氧化鐵納米粒子和氧化石墨烯的復(fù)合物。

上述的制備方法中，步驟(3)中，所述干燥的溫度可為60℃～90℃，具體可為60℃～80℃、60℃、70℃或80℃，時間可為8～24小時，具體可為12～20小時、12小時或20小時。

上述的制備方法中，步驟(3)中，所述煅燒在惰性氣氛下進(jìn)行，所述惰性氣氛為氮氣、氬氣或氦氣；

所述煅燒的溫度可為200℃～550℃，具體可為250℃～450℃、250℃、300℃、350℃或450℃，時間可為1～10小時，具體可為2～5小時、2小時、3小時或5小時。

本發(fā)明上述方法制備得到的氧化鐵/氧化石墨烯納米復(fù)合材料具有超細(xì)氧化鐵納米棒結(jié)構(gòu)，納米棒長度介于20～80nm、直徑介于3～6nm，納米棒自組裝排列于氧化石墨烯層間(如圖1和圖2所示的透射電鏡圖)。

本發(fā)明提供的氧化鐵/氧化石墨烯納米復(fù)合材料可作為超級電容器電極材料。以所述氧化鐵/氧化石墨烯納米復(fù)合材料為電極材料，在三電極水系體系進(jìn)行電化學(xué)性能測試，以1mol/lkoh水電解液作為電解液，鉑片電極作為對電極，標(biāo)準(zhǔn)的hg/hgo電極作為參比電極。本發(fā)明所制備的電極材料具有氧化石墨烯負(fù)載的超細(xì)的氧化鐵納米棒，納米棒尺寸均勻、高比表面、高比電容、高電導(dǎo)率、高的充/放電穩(wěn)定性特征。

本發(fā)明基于如下原理：超細(xì)氧化鐵納米棒在氧化石墨烯表面的形成遵循成核生長原理。氧化石墨烯表面大量的含氧官能團(tuán)(羥基、羧基等)使得氧化石墨烯表面呈負(fù)電性，在攪拌的過程中鐵源中fe²⁺通過靜電相互作用吸附在氧化石墨烯表面。吸附的fe²⁺與溶液中oh^-、o2發(fā)生水解反應(yīng)，生成feooh核。核的形成降低了氧化石墨烯固體表面與體相溶液中的界面能壘，因此feooh核傾向于在氧化石墨烯表面生成。在隨后的生長階段，溶液中的fe²⁺形成的feooh分子作為納米棒生長的源趨向吸附在feooh核上，同時伴隨著ostward熟化，進(jìn)而生成氧化鐵納米棒。并且由于氧化石墨烯層狀的限域效應(yīng)，導(dǎo)致生成的納米棒極細(xì)。

本發(fā)明方法制備的氧化石墨烯負(fù)載的氧化鐵超細(xì)納米棒復(fù)合材料與零維納米顆粒相比，一維納米棒提高了氧化鐵與石墨烯之間的接觸界面，能夠高效傳輸和存儲電荷，進(jìn)而使本發(fā)明的復(fù)合材料具有高的比電容、高的充/放電速率和循環(huán)充/放電穩(wěn)定性，因此在超級電容器方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

本發(fā)明具有如下有益效果：

1、本發(fā)明制備的氧化石墨烯負(fù)載的納米棒，直徑介于3～6nm，平均長度55nm；并且納米棒在氧化石墨烯表面均勻分布，無團(tuán)聚現(xiàn)象發(fā)生。

2、本發(fā)明制備方法使用的鐵源綠色廉價，適用于大規(guī)模生產(chǎn)；沒有使用到有機溶劑、模板劑等，極大地減少了復(fù)合物中雜原子的引進(jìn)；反應(yīng)過程簡單易操作，重復(fù)性好。

3、本發(fā)明制備的氧化石墨烯負(fù)載的氧化鐵納米棒可應(yīng)用于超級電容器。制備的材料有效的結(jié)合了雙電層電容和贗電容的特性，表現(xiàn)了較高的比電容(680f/g)和良好的循環(huán)壽命(2000次循環(huán)后，保持了85％比電容)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1制備的氧化石墨烯負(fù)載的超細(xì)氧化鐵納米棒的透射電鏡圖。

圖2為本發(fā)明實施例7制備的氧化石墨烯負(fù)載的超細(xì)氧化鐵納米棒的透射電鏡圖。

圖3為本發(fā)明實施例1制備的樣品在不同掃速下循環(huán)伏安曲線。

圖4為本發(fā)明實例例1制備的樣品在不同電流密度下的恒電流充放電曲線。

圖5為本發(fā)明實例例1制備的樣品在5ag^-1電流密度下的穩(wěn)定性測試曲線。

具體實施方式

下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。

下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。

實施例1：氧化石墨烯負(fù)載的超細(xì)氧化鐵納米棒的制備

1、將醋酸亞鐵溶解在去離子水中，混合攪拌至其完全溶解，得到0.02mol/l醋酸亞鐵的水溶液；

2、將步驟1中得到的醋酸亞鐵溶液388ml逐滴加入435ml、10mg/ml氧化石墨烯水溶膠中，同時進(jìn)行攪拌，得到穩(wěn)定均勻的懸浮液。其中，鐵元素與石墨烯的質(zhì)量比為10：100；

3、將步驟2中得到的懸浮液倒入水熱反應(yīng)釜中，在溫度120℃條件下反應(yīng)12h，自然冷卻至室溫，用去離子水洗滌5次并進(jìn)行抽濾，抽濾得到氧化石墨烯與水合氧化鐵納米粒子復(fù)合物，最后在60℃烘箱中進(jìn)行干燥12h。得到氧化石墨烯負(fù)載的超細(xì)氧化鐵納米棒復(fù)合物。

4、步驟3中得到的復(fù)合物在惰性氣氛下450℃進(jìn)行煅燒2h，得到氧化石墨烯負(fù)載的多孔α-fe2o3納米棒。

5、電極的制備與測試條件

本試驗中超級電容器性能測試采用三電極水系體系，以1mol/lkoh水電解液作為電解液，鉑片電極作為對電極，標(biāo)準(zhǔn)的hg/hgo電極作為參比電極，并用chi660d電化學(xué)工作站分別測試樣品的循環(huán)伏安、恒電流充放電、交流阻抗和穩(wěn)定性測試。

工作電極是由本實施例制備的氧化石墨烯負(fù)載的多孔α-fe2o3納米棒、導(dǎo)電劑乙炔黑和粘結(jié)劑聚四氟乙烯(ptfe)按照85：10：5(質(zhì)量比)混合均勻得到，隨后涂覆在鎳網(wǎng)上。涂覆完成后，在60℃烘箱中干燥12h。

實施例2：氧化石墨烯負(fù)載的超細(xì)氧化鐵納米棒的制備

1、將氯化亞鐵溶解在無水乙醇中，混合攪拌至其完全溶解，得到0.03mol/l氯化亞鐵的乙醇溶液；

2、將步驟1中得到的鐵鹽溶液147ml逐滴加入225ml、10mg/ml氧化石墨烯水溶膠中，同時進(jìn)行攪拌，得到穩(wěn)定均勻的懸浮液。其中，鐵元素與石墨烯的質(zhì)量比為11：100；

3、將步驟2中得到的懸浮液倒入水熱反應(yīng)釜中，在溫度130℃條件下反應(yīng)24h，自然冷卻至室溫，用去離子水洗滌5次并進(jìn)行抽濾，抽濾得到氧化石墨烯與水合氧化鐵納米粒子復(fù)合物，最后在80℃烘箱中進(jìn)行干燥12h。得到氧化石墨烯負(fù)載的超細(xì)氧化鐵納米棒復(fù)合物。

4、步驟3中得到的復(fù)合物在惰性氣氛下300℃進(jìn)行煅燒5h，得到氧化石墨烯負(fù)載的超細(xì)α-fe2o3納米棒。

5、電極的制備與電容測試條件與實施例1相同。

實施例3：氧化石墨烯負(fù)載的超細(xì)氧化鐵納米棒的制備

1、將硫酸亞鐵溶解在二甲基甲酰胺中，混合攪拌至其完全溶解，得到0.05mol/l硫酸亞鐵的溶液；

2、將步驟1中得到的鐵鹽溶液289ml逐滴加入450ml、10mg/ml氧化石墨烯水溶膠中，同時進(jìn)行攪拌，得到穩(wěn)定均勻的懸浮液。其中，鐵元素與石墨烯的質(zhì)量比為18：100；

3、將步驟2中得到的懸浮液倒入水熱反應(yīng)釜中，在溫度130℃條件下反應(yīng)24h，自然冷卻至室溫，用去離子水洗滌5次并進(jìn)行抽濾，抽濾得到氧化石墨烯與水合氧化鐵納米粒子復(fù)合物，最后在80℃烘箱中進(jìn)行干燥12h。得到氧化石墨烯負(fù)載的超細(xì)氧化鐵納米棒復(fù)合物。

4、步驟3中得到的復(fù)合物在惰性氣氛下350℃進(jìn)行煅燒3h，得到氧化石墨烯負(fù)載的超細(xì)α-fe2o3納米棒。

5、電極的制備與電容測試條件與實施例1相同。

實施例4：氧化石墨烯負(fù)載的超細(xì)氧化鐵納米棒的制備

1、將硝酸鐵溶解在水與乙二醇的混合液(兩者的體積比為100：100)中，混合攪拌至其完全溶解，得到0.08mol/l硝酸鐵的溶液；

2、將步驟1中得到的鐵鹽溶液336ml逐滴加入350ml、10mg/ml氧化石墨烯水溶膠中，同時進(jìn)行攪拌，得到穩(wěn)定均勻的懸浮液。其中，鐵元素與石墨烯的質(zhì)量比為43：100；

3、將步驟2中得到的懸浮液倒入水熱反應(yīng)釜中，在溫度120℃條件下反應(yīng)24h，自然冷卻至室溫，用去離子水洗滌5次并進(jìn)行抽濾，抽濾得到氧化石墨烯與水合氧化鐵納米粒子復(fù)合物，最后在80℃烘箱中進(jìn)行干燥12h。得到氧化石墨烯負(fù)載的超細(xì)氧化鐵納米棒復(fù)合物。

4、步驟3中得到的復(fù)合物在惰性氣氛下300℃進(jìn)行煅燒5h，得到氧化石墨烯負(fù)載的超細(xì)α-fe2o3納米棒。

5、電極的制備與電容測試條件與實施例1相同。

實施例5：氧化石墨烯負(fù)載的超細(xì)氧化鐵納米棒的制備

1、將草酸鐵溶解在水中，混合攪拌至其完全溶解，得到0.1mol/l草酸亞鐵的溶液；

2、將步驟1中得到的鐵鹽溶液239ml逐滴加入200ml，10mg/ml氧化石墨烯水溶膠中，同時進(jìn)行攪拌，得到穩(wěn)定均勻的懸浮液。其中，鐵元素與石墨烯的質(zhì)量比為67：100；

3、將步驟2中得到的懸浮液倒入水熱反應(yīng)釜中，在溫度140℃條件下反應(yīng)24h，自然冷卻至室溫，用去離子水洗滌3次并進(jìn)行抽濾，抽濾得到氧化石墨烯與水合氧化鐵納米粒子復(fù)合物，最后在80℃烘箱中進(jìn)行干燥12h。得到氧化石墨烯負(fù)載的超細(xì)氧化鐵納米棒復(fù)合物。

4、步驟3中得到的復(fù)合物在惰性氣氛下250℃進(jìn)行煅燒5h，得到氧化石墨烯負(fù)載的超細(xì)α-fe2o3納米棒。

5、電極的制備與電容測試條件與實施例1相同。

實施例6：氧化石墨烯負(fù)載的超細(xì)氧化鐵納米棒的制備

1、將乙酰丙酮鐵溶解在甲苯中，混合攪拌至其完全溶解，得到0.25mol/l乙酰丙酮鐵的溶液；

2、將步驟1中得到的鐵鹽溶液86ml逐滴加入120ml、10mg/ml氧化石墨烯水溶膠中，同時進(jìn)行攪拌，得到穩(wěn)定均勻的懸浮液。其中，鐵元素與石墨烯的質(zhì)量比為100：100；

3、將步驟2中得到的懸浮液倒入水熱反應(yīng)釜中，在溫度160℃條件下反應(yīng)24h，自然冷卻至室溫，用去離子水洗滌5次并進(jìn)行抽濾，抽濾得到氧化石墨烯與水合氧化鐵納米粒子復(fù)合物，最后在60℃烘箱中進(jìn)行干燥20h。得到氧化石墨烯負(fù)載的超細(xì)氧化鐵納米棒復(fù)合物。

4、步驟3中得到的復(fù)合物在惰性氣氛下300℃進(jìn)行煅燒5h，得到氧化石墨烯負(fù)載的超細(xì)α-fe2o3納米棒。

5、電極的制備與電容測試條件與實施例1相同。

實施例7：氧化石墨烯負(fù)載的超細(xì)氧化鐵納米棒的制備

1、將氯化鐵溶解在水中，混合攪拌至其完全溶解，得到0.5mol/l草酸亞鐵的溶液；

2、將步驟1中得到的鐵鹽溶液160ml逐滴加入300ml，10mg/ml氧化石墨烯水溶膠中，同時進(jìn)行攪拌，得到穩(wěn)定均勻的懸浮液。其中，鐵元素與石墨烯的質(zhì)量比為150：100；

3、將步驟2中得到的懸浮液倒入水熱反應(yīng)釜中，在溫度150℃條件下反應(yīng)12h，自然冷卻至室溫，用去離子水洗滌5次并進(jìn)行抽濾，抽濾得到氧化石墨烯與水合氧化鐵納米粒子復(fù)合物，最后在70℃烘箱中進(jìn)行干燥12h。得到氧化石墨烯負(fù)載的超細(xì)氧化鐵納米棒復(fù)合物。

4、步驟3中得到的復(fù)合物在惰性氣氛下250℃進(jìn)行煅燒5h，得到氧化石墨烯負(fù)載的超細(xì)α-fe2o3納米棒。

5、電極的制備與電容測試條件與實施例1相同。

對比例1：氧化鐵納米棒對比樣品的制備，具體按以下步驟進(jìn)行的：

1、將醋酸亞鐵溶解在水中，混合攪拌至其完全溶解，得到0.5mol/l醋酸亞鐵的溶液；

2、將步驟1中得到的鐵鹽溶液80ml置于水熱反應(yīng)釜中，在溫度120℃條件下反應(yīng)12h，自然冷卻至室溫，用去離子水洗滌5次并進(jìn)行抽濾，得到水合氧化鐵粉末，在70℃烘箱中進(jìn)行干燥12h；然后在惰性氣氛下250℃進(jìn)行煅燒5h，得到α-fe2o3納米棒。

3、電極的制備與電容測試條件與實施例1相同。

上述實施例1制備的氧化石墨烯負(fù)載的超細(xì)氧化鐵納米棒的透射電鏡圖如圖1所示，實施例7制備的氧化石墨烯負(fù)載的超細(xì)氧化鐵納米棒的透射電鏡圖如圖2所示，不同實施中所得氧化鐵納米棒/氧化石墨烯復(fù)合材料的織構(gòu)性質(zhì)和電化學(xué)性能，如表1中所示。

表1實施例1-7和對比例1制備的樣品的織構(gòu)性質(zhì)和電化學(xué)性能

由表1中的數(shù)據(jù)可以看出，不同實施例制備的樣品均具230m²/g以上的比表面積，氧化鐵納米棒的平均長度介于40～80nm，平均直徑介于3～6nm，在0.5a/g的電流密度下其比電容介于470～680f/g，其電荷轉(zhuǎn)移電阻只有0.2～0.3ω，而對比例1中不含氧化石墨烯的純氧化鐵納米棒的晶粒尺寸較大，其電化學(xué)性能則遠(yuǎn)遠(yuǎn)低本發(fā)明中超細(xì)氧化鐵納米棒/氧化石墨烯復(fù)合材料。

由圖1和圖2可以看出，本發(fā)明方法制備的氧化石墨烯負(fù)載的氧化鐵納米棒均勻分散在氧化石墨烯上，沒有發(fā)生團(tuán)聚。納米棒長度約55nm，直徑約3～6nm，并且傾向于自組裝成一束寬25nm的納米棒束，其晶粒尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于文獻(xiàn)中所報道的同類復(fù)合材料(adv.mater.2014,26,3148–3155；acsappl.mater.interfaces2015,7,27518-27525.)。

圖3為實施例1制備的氧化石墨烯負(fù)載的超細(xì)氧化鐵納米棒在不同掃速下的循環(huán)伏安曲線，可以看出，氧化石墨烯負(fù)載超級氧化鐵納米棒在不同掃描速度的循環(huán)伏安曲線均成近似鏡像對稱的電流反應(yīng)特性，說明其具有優(yōu)良的可逆性。

測試實施例2-7制備的氧化石墨烯負(fù)載的超細(xì)氧化鐵納米棒在不同掃速下的循環(huán)伏安曲線，結(jié)果如圖3無實質(zhì)性差別。

圖4為實施例1制備的氧化石墨烯負(fù)載的超細(xì)氧化鐵納米棒在不同電流密度下的恒電流充放電曲線，可以看出，由實施例1制備的樣品作為電極材料，進(jìn)行充放電性能測試，在不同的電流密度下，樣品均表現(xiàn)出了較好的等腰三角形特征，電化學(xué)對稱性很好。其中電勢范圍為-1.2-0v，電流密度為0.5、1、1.5、3、5、10和20a/g，樣品的對應(yīng)比電容為680、530、420、410、350、210和80f/g。

測試實施例2-7制備的氧化石墨烯負(fù)載的超細(xì)氧化鐵納米棒在不同電流密度下的恒電流充放電曲線，結(jié)果如圖4無實質(zhì)性差別。

圖5為實施例1制備的氧化石墨烯負(fù)載的超細(xì)氧化鐵納米棒在5ag^-1電流密度下的穩(wěn)定性測試曲線，可以看出，實施例1制備的樣品在5ag^-1電流密度下的充放電循環(huán)2000次，保持85％，具有優(yōu)良的穩(wěn)定性。

測試實施例2-7制備的氧化石墨烯負(fù)載的超細(xì)氧化鐵納米棒在5ag^-1電流密度下的穩(wěn)定性測試曲線，結(jié)果如圖5無實質(zhì)性差別。

由上述表征結(jié)果可以看出，本發(fā)明氧化石墨烯負(fù)載超細(xì)氧化鐵納米棒在超級電容器應(yīng)用中具有優(yōu)異的性能，原因可以歸納如下：

(1)氧化石墨烯具有較大的比表面積，能夠提供電子高效的快速通道和附著點。

(2)氧化石墨烯提供了反應(yīng)位點和導(dǎo)電性，促進(jìn)了充放電過程中電解液中離子質(zhì)子的傳輸。

(3)超細(xì)的氧化鐵納米棒提供了吸附電解液離子較短的擴(kuò)散路徑，加速了電子傳輸。

(4)氧化石墨烯與氧化鐵納米棒的協(xié)同作用，有效的阻止了石墨烯與納米棒的團(tuán)聚。