工程科学学报.第43卷，第2期：239-247.2021年2月 Chinese Journal of Engineering,Vol.43,No.2:239-247,February 2021 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.01.07.001;http://cje.ustb.edu.cn 氧化石墨烯掺杂量与pH值对石墨烯气凝胶储能性能的 影响 郭志成12)，辛青，2)区，臧月2，林君2) 1)杭州电子科技大学电子信息学院.杭州3100182)浙江省装备电子研究重点实验室，杭州310018 ☒通信作者，E-mail:xinging@hdu.edu.cn 摘要采用溶胶凝胶法制备石墨烯气凝胶(GA),并研究了前驱液中的pH值与氧化石墨烯(GO)的质量分数对GA材料储 能性能的影响.使用X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、氮气吸脱附分析、扫描电子显微镜(SEM)对样品微 观结构与形貌进行表征.用循环伏安(CV)、恒流充放电(CP)、电化学交流阻抗(EIS)测试了样品的电化学性能.结果表明， 前驱液中的pH值及GO质量分数的不同会影响GA中团簇颗粒的大小和数量，进一步影响GA三维结构.在pH值为6.3、 G0的质量分数为1%时，制得的GA比表面积最大为530m2g,在1Ag的电流密度下比电容高达364Fg.此外，将该材 料制成对称超级电容器具有高的库伦效率，在1Ag下进行CP测试，得到电容器的比电容为98Fg,循环800次后其循环 稳定性能为初始比电容值的95.9%. 关键词氧化石墨烯：石墨烯气凝胶：pH值：超级电容器：电化学性能 分类号TB34 Effects of graphene oxide doping content and pH on energy storage performance of graphene aerogel GUO Zhi-cheng2,XIN Qing ZANG Yue2),LIN Jun2) 1)College of Electronic Information,Hangzhou Dianzi University,Hangzhou 310018,China 2)Equipment Electronics Research Laboratory of Zhejiang,Hangzhou 310018,China Corresponding author,E-mail:xinging @hdu.edu.cn ABSTRACT The preparation of graphene aerogel (GA)by the sol-gel method has wide application prospects.In this study,the sol-gel method was used to prepare GA composites using resorcinol(R),formaldehyde(F),and graphene oxide(GO)as precursor materials and sodium carbonate(C)as the catalyst.The effects of the pH value and GO in the precursor solution on the energy storage performance of GA materials were studied.The microstructure and morphology of the samples were characterized by X-ray powder diffraction(XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS),nitrogen desorption analysis,and scanning electron microscopy (SEM).Cyclic voltammetry (CV),constant current charge-discharge (CP)and electrochemical impedance spectroscopy (EIS)were used to measure the electrochemical properties of the samples in 1 mol-LNaSO electrolyte.The results show that different pH values and GO affect the size and number of cluster particles in GA and the three-dimensional structure of GA.When the pH value was 6.3 and the mass fraction of GO was 1%in the precursor solution,the obtained GA sample exhibited superior surface properties and electrochemical performance. At a current density of 1 A'g,the specific surface area of the GA was 530 m2g,and the specific capacitance was 364 Fg.If the current density was increased to 10 A'g,the specific capacitance still reached 229 Fg indicating that the GA sample had better 收稿日期：2020-01-07 基金项目：浙江省自然科学基金资助项目(LY17B060012,LQ17F050002):浙江省装备电子研究重点实验室资助项目(2019E10009)氧化石墨烯掺杂量与 pH 值对石墨烯气凝胶储能性能的 影响 郭志成1,2)，辛    青1,2) 苣，臧    月1,2)，林    君1,2) 1) 杭州电子科技大学电子信息学院，杭州 310018    2) 浙江省装备电子研究重点实验室，杭州 310018 苣通信作者，E-mail: xinqing@hdu.edu.cn 摘    要    采用溶胶凝胶法制备石墨烯气凝胶（GA），并研究了前驱液中的 pH 值与氧化石墨烯（GO）的质量分数对 GA 材料储 能性能的影响. 使用 X 射线粉末衍射（XRD）、X 射线光电子能谱（XPS）、氮气吸脱附分析、扫描电子显微镜（SEM）对样品微 观结构与形貌进行表征. 用循环伏安（CV）、恒流充放电（CP）、电化学交流阻抗（EIS）测试了样品的电化学性能. 结果表明， 前驱液中的 pH 值及 GO 质量分数的不同会影响 GA 中团簇颗粒的大小和数量，进一步影响 GA 三维结构. 在 pH 值为 6.3、 GO 的质量分数为 1% 时，制得的 GA 比表面积最大为 530 m2 ·g−1 ，在 1 A·g−1 的电流密度下比电容高达 364 F·g−1 . 此外，将该材 料制成对称超级电容器具有高的库伦效率，在 1 A·g−1 下进行 CP 测试，得到电容器的比电容为 98 F·g−1，循环 800 次后其循环 稳定性能为初始比电容值的 95.9%. 关键词    氧化石墨烯；石墨烯气凝胶；pH 值；超级电容器；电化学性能 分类号    TB34 Effects  of  graphene  oxide  doping  content  and  pH  on  energy  storage  performance  of graphene aerogel GUO Zhi-cheng1,2) ，XIN Qing1,2) 苣 ，ZANG Yue1,2) ，LIN Jun1,2) 1) College of Electronic Information, Hangzhou Dianzi University, Hangzhou 310018, China 2) Equipment Electronics Research Laboratory of Zhejiang, Hangzhou 310018, China 苣 Corresponding author, E-mail: xinqing@hdu.edu.cn ABSTRACT    The preparation of graphene aerogel (GA) by the sol-gel method has wide application prospects. In this study, the sol-gel method was used to prepare GA composites using resorcinol (R), formaldehyde (F), and graphene oxide (GO) as precursor materials and sodium carbonate (C) as the catalyst. The effects of the pH value and GO in the precursor solution on the energy storage performance of GA materials were studied. The microstructure and morphology of the samples were characterized by X-ray powder diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), nitrogen desorption analysis, and scanning electron microscopy (SEM). Cyclic voltammetry (CV),  constant  current  charge –discharge  (CP)  and  electrochemical  impedance  spectroscopy  (EIS)  were  used  to  measure  the electrochemical properties of the samples in 1 mol·L−1 Na2SO4 electrolyte. The results show that different pH values and GO affect the size and number of cluster particles in GA and the three-dimensional structure of GA. When the pH value was 6.3 and the mass fraction of GO was 1% in the precursor solution, the obtained GA sample exhibited superior surface properties and electrochemical performance. At a current density of 1 A·g−1, the specific surface area of the GA was 530 m2 ·g−1, and the specific capacitance was 364 F·g−1. If the current  density  was  increased  to  10  A·g−1,  the  specific  capacitance  still  reached  229  F·g−1,  indicating  that  the  GA  sample  had  better 收稿日期: 2020−01−07 基金项目: 浙江省自然科学基金资助项目（LY17B060012，LQ17F050002）；浙江省装备电子研究重点实验室资助项目（2019E10009） 工程科学学报，第 43 卷，第 2 期：239−247，2021 年 2 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 43, No. 2: 239−247, February 2021 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.01.07.001; http://cje.ustb.edu.cn