氢氧化镍纳米线/三维石墨烯复合材料的制备及其电化学性能

陈 阳 张梓澜 隋志军 刘芝婷 周静红 周兴贵

(华东理工大学,化学工程联合国家重点实验室,上海200237)

氢氧化镍纳米线/三维石墨烯复合材料的制备及其电化学性能

陈 阳 张梓澜 隋志军 刘芝婷 周静红*周兴贵

(华东理工大学,化学工程联合国家重点实验室,上海200237)

采用水热法制备了氢氧化镍纳米线/三维石墨烯复合材料及作为比较的三维石墨烯、氢氧化镍纳米线、还原氧化石墨烯和氢氧化镍纳米线/还原氧化石墨烯,通过X射线衍射、扫描电镜、热失重分析和氮气吸脱附表征了材料的形貌、结构和组成,并采用循环伏安法和恒电流充放电测试了复合材料的电化学性能.结果表明:氢氧化镍纳米线/三维石墨烯复合材料中直径为20-30 nm的氢氧化镍纳米线和三维结构的石墨烯紧密结合,相互交联形成网状结构,其比表面积达到136m2·g-1,孔径分布20-50 nm,氢氧化镍纳米线的含量达到88%(w,质量分数).在6mol·L-1的KOH电解液中,复合材料的比电容在1 A·g-1电流密度下达到1664 F·g-1,在1 A·g-1电流密度下循环3000次后的比电容保持率为93%.将复合材料的比电容和循环性能与氢氧化镍纳米线、氢氧化镍纳米线/还原氧化石墨烯、三维石墨烯和还原氧化石墨烯的性能进行比较,发现三维石墨烯较还原氧化石墨烯具有更高的比表面积和三维多孔结构,可以更大地提高活性物质的利用率,进而提高复合材料的比电容和稳定性.

石墨烯凝胶;三维多孔;比电容;水热法;电容保持率

1 引言

超级电容器由于其相对较高的功率密度和良好的循环稳定性受到人们的广泛关注.1超级电容器的电极材料是影响其电化学性能的关键因素.2目前研究较多的电极材料包括碳材料,3,4导电聚合物,5,6过渡金属氧化物.7,8过渡金属氧化物中,Ni(OH)2和NiO等镍化合物由于其较高的理论电容量和低廉的成本而成为有潜力的电极材料,然而他们的导电性较差,并且在充放电过程中有较大的体积膨胀和收缩导致结构破坏,稳定性较差.9

氢氧化镍的结构和形貌是影响其电化学性能的主要因素之一.10研究者采用不同的方法制备了不同形貌的氢氧化镍,如纳米线、纳米片、纳米棒和花状微球等.其中一维纳米线结构的金属(氢)氧化物一方面具有较高的比电容,另一方面在充放电过程中,在横向和纵向的体积变化较小,有利于释放产生的应力,11-14可改善其作为电极材料的稳定性,但是其循环稳定性和比电容仍然难以满足应用要求.

改善导电性和结构稳定性有效的方法之一是掺杂碳材料.15石墨烯作为结构特殊的碳材料,具有高导电性、高机械性能和高比表面积,16能够缩短离子和电子的传递路径,是理想的提高金属(氢)氧化物比表面积和导电性的材料.17研究者们把石墨烯和氢氧化镍结合成复合材料,如氢氧化镍纳米片/石墨烯、8花状氢氧化镍/石墨烯、17氢氧化镍纳米线/石墨烯等,18一定程度上可以提高材料的导电性和结构稳定性.然而石墨烯片层之间强烈的π-π作用使其非常容易团聚,从而减小了比表面积和离子扩散速率,使得活性物质利用率降低.

最近的研究表明,具有多孔结构的三维石墨烯水凝胶能够减少石墨烯片层的团聚,提供更大的可利用表面积、更高的机械强度、更快的质子和电子传递以及更多的活性物质锚定位.19Xu等20采用水热法制备了三维石墨烯,其比电容高达441 F·g-1,较常规的还原氧化石墨烯的比电容(108 F·g-1)增加了近三倍.21因此,以三维结构的石墨烯和一维纳米线结构的氢氧化镍形成复合材料,可望利用二者的优势得到具有高比电容和良好循环稳定性的电极材料.

本文采用水热法制备了氢氧化镍纳米线/三维石墨烯复合材料,并通过复合材料的结构表征和电化学性能测试,进一步探索金属氢氧化物与三维石墨烯复合的作用机制及循环稳定性提升的影响因素.迄今为止,尚未见氢氧化镍纳米线/三维石墨烯复合材料作为电容器电极材料的报道,本文的研究可为超级电容器高性能电极材料的优化制备提供基础知识和指导.

2 实验部分

2.1 仪器与试剂

硫酸镍(分析纯)、氢氧化钠(分析纯)、氨水(分析纯)、石墨(纯度＞99.5%)及无水乙醇(分析纯)为国药试剂,水合肼(85%,分析纯)、浓硫酸(纯度＞98%)及高锰酸钾(分析纯)为上海凌峰化学试剂,导电碳黑(纯度＞98%)和泡沫镍为山西力之源电池材料,聚四氟乙烯(麦克林,质量分数60%).DF-101S型恒温水浴电磁搅拌器(巩义予华仪器公司),ABT04-W型电子天平(梅特勒-托利多),SCIENTZ-10N型冷冻干燥机(宁波新芝生物科技).

2.2 复合材料的的制备

三维石墨烯(以下简称3DG)的制备:氧化石墨采用改进的Hummers法22制备,将160m L的5mg· m L-1的氧化石墨超声2 h后加入到200m L水热釜中180°C保持12 h,过滤洗涤后经过24 h冷冻干燥得到具有宏观三维结构的石墨烯.

非三维结构的还原氧化石墨烯(以下简称RGO)制备如下:200mg的氧化石墨溶于800m L去离子水中,超声2 h,加入0.2m L水合肼和2.8m L氨水混合均匀加入到三口烧瓶中.在氮气保护和搅拌下95°C还原2 h,过滤后冷冻干燥得到非三维结构的还原氧化石墨烯.

将制备好的160mg的3DG或RGO和硫酸镍(19.6mmol)在60m L去离子水中混合均匀,在搅拌下缓慢滴加20m L氢氧化钠(19.6mmol)溶液.搅拌10m in后加入到100m L水热釜中,120°C下保持24 h.过滤洗涤后冷冻干燥24 h得到最终产品.得到的氢氧化镍纳米线/三维石墨烯和氢氧化镍纳米线/还原氧化石墨烯分别记为Ni(OH)2NW/3DG和Ni(OH)2NW/RGO.作为对比制备了单独的氢氧化镍纳米线,制备过程同上,但初始原料未加入石墨烯.

2.3 物理化学性能表征

采用日本Rigaku公司生产的D/Max2550VB/ PC型粉末X射线衍射(XRD)仪对样品进行结构分析.分析条件为:Cu Kα靶(λ=0.154 nm),工作电压为40 kV,工作电流为300mA,扫描范围为10°-80°,扫描速率为0.02(°)·s-1.N2物理吸附采用美国M icromeritics公司的ASAP 2020在77 K完成,由BET方程计算比表面积,BJH方法计算孔径分布.热失重分析(TGA)在美国PerkinElmer的Pyris1 TGA上进行,测试条件为:在空气气氛中10°C·m in-1加热到850°C.采用FEI公司的Nova NanoSEM 450型场发射扫描电镜(SEM)表征其形貌.拉曼(Raman)光谱在法国HORIBAJobinYvon生产的LabRAMHR型仪器上采用514 nm激光波长测试.

2.4 电化学性能测试

2.4.1 电极制备

按质量比80:15:5称取复合材料、导电碳黑和聚四氟乙烯,滴加适量的乙醇作为分散剂,研磨均匀后涂于1 cm×1 cm的泡沫镍片上(每平方厘米所涂质量为2-3mg),80°C真空干燥12 h,在压片机上以10MPa的压力保持3m in压成薄片电极.

2.4.2 循环伏安与恒电流充放电测试

电化学测试采用标准的三电极体系,铂片电极(1.5 cm×1.5 cm)和饱和甘汞电极(SCE)分别作为辅助电极和参比电极.所有的电化学测试都在上海辰华公司生产的CHI660C型电化学工作站上完成.在0-0.5 V电位区间内进行循环伏安法测试;在0-0.5 V的电位范围内进行恒电流充放电测试(单独石墨烯的恒电流充放电和循环伏安法测试的电压区间均为-1-0 V).电解液为6mol·L-1的KOH溶液,测试前电极需要平衡12 h.

3 结果与讨论

3.1 结构分析

图1给出了氢氧化镍纳米线、Ni(OH)2NW/3DG 的XRD和Raman光谱图.比对X射线衍射图谱的标准数据库可以看到单独制备以及复合材料中的氢氧化镍纳米线的衍射峰均与掺杂硫酸根离子的α-Ni(OH)2标准卡片值(JCPDSNo.41-1424)高度一致,这表明得到的纳米线为掺杂硫酸根的α相氢氧化镍.这是由于水热合成过程中,Ni(OH)2-x的层间不断插入硫酸根离子,参与Ni(II)的配位,并依靠外表面硫酸根离子的接合作用沿c轴不断固定溶液中游离的Ni2+参与形成新的堆积层,使晶体(010)晶面生长速率远大于其他晶面并最终生长成为线状产物.23计算得到其晶胞参数为a=0.814 nm,b=0.295 nm,c=1.37 nm.图1(a)中无法清晰观测到石墨烯的衍射峰,这是由于一方面石墨烯的含量较低,仅为12%(w,质量分数),另一方面三维石墨烯凝胶的结晶度较低,仅在26°左右有一弱衍射峰,容易被氢氧化镍纳米线的衍射峰掩盖.

图1 材料的X射线衍射图(a)和Raman光谱图(b)Fig.1 X-ray diffraction(XRD)patterns(a)and Raman spectra(b)ofmaterials

图1(b)的Raman光谱则可以充分证明复合材料中石墨烯的存在,从中可以清晰地观测到1359和1596 cm-1处的宽峰,分别对应于石墨烯的D峰和G 峰.2D峰是由石墨烯表面的缺陷和其原子无序度产生,而G峰是由石墨烯片层的碳环中的sp2原子对的拉伸运动产生.通常D峰和G峰的强度比(ID/IG)与石墨微晶尺寸的大小相关,可以用来衡量碳材料的无序度或缺陷密度.24复合材料中石墨烯的ID/IG的值为1.3,体现复合材料中的三维石墨烯微晶尺寸较小,石墨烯边缘缺陷、空穴等较高,是一种无序性较高的碳材料.在821 cm-1处的峰是由α-Ni(OH)2组成晶格原子的振动产生,另外在985和1131 cm-1处的峰是由氢氧化镍纳米线中掺杂的硫酸根离子产生,25这也进一步证明了复合材料中石墨烯和氢氧化镍的存在.

3.2 热重分析

图2为氢氧化镍纳米线,Ni(OH)2NW/3DG复合材料以及作为对比的Ni(OH)2NW/RGO复合材料在氧气中的热失重曲线.材料的热解过程大体上可分为三个阶段:200°C之前主要为失水阶段,包括吸附的水分以及部分结晶水;第二阶段为200-450°C,主要是氢氧化镍的分解;第三阶段为450-850°C,主要是层间硫酸根离子的脱出.26Ni(OH)2NW/3DG的热失重曲线中,300-500°C之间还包含了石墨烯在氧气中的分解过程.通过氢氧化镍纳米线各部分的失重百分数可以计算得到其组成是Ni(OH)1.6·(SO4)0.2·0.29H2O.通过失重曲线计算得到Ni(OH)2NW/3DG和Ni(OH)2NW/RGO氢氧化镍纳米线的含量均为88%(w,质量分数).

3.3 形貌分析

图3(a)是氧化石墨经过水热还原自组装后形成具有三维宏观结构的石墨烯圆柱体的光学照片,图3(b)为其相应的SEM图片,可以看到氧化石墨通过水热过程自组装形成的宏观块体材料具有丰富的三维孔道.图3(d)为单独制备的氢氧化镍纳米线,纳米线交叉编织在一起,线与线之间有较多的缝隙. 图3(c)为水热合成的Ni(OH)2NW/3DG的SEM图,从图中可以看出石墨烯片层和氢氧化镍纳米线紧密结合在一起形成三维多孔结构.其中直径在20-30 nm的氢氧化镍纳米线紧密附着在石墨烯片上,石墨烯片之间又交织成多孔的网状结构,这既可以防止纳米线的团聚,又提供了较大的传递空间,这对于电解液离子的传输非常有利.

3.4 比表面积和孔径分析

图4给出了Ni(OH)2NWs,Ni(OH)2NW/3DG, Ni(OH)2NW/RGO,3DG和RGO的吸脱附曲线及孔径分布.从图中可以看出3DG和RGO吸脱附曲线具有明显的滞后环,孔径分布在2-12 nm.3DG的比表面积为270m2·g-1,较RGO的比表面积(160m2·g-1)有显著提高.氢氧化镍纳米线和Ni(OH)2NW/3DG的吸脱附曲线和孔径分布均比较相似,这是由于复合材料中氢氧化镍的含量高达88%(w,质量分数).两者的吸脱附曲线均属于第IV类吸脱附曲线,并具有H3型滞后环,说明其含有大量介孔.从图4(b)中可以看出孔径分布在主要在20-50 nm之间.

图2 材料的热失重曲线Fig.2 Thermo-gravimetric(TG)curvesofmaterials

图3 三维石墨烯圆柱光学照片(a)以及样品的扫描电镜图片(b,c,d)Fig.3 Optical imageof 3DG cylinder(a)and scanning electronm icroscope(SEM)imagesof samp les(b,c,d)

图4 Ni(OH)2NW s,Ni(OH)2NW/3DG,Ni(OH)2NW/ RGO,3DG和RGO的N2吸脱附曲线(a)及孔径分布(b)Fig.4 N2adsorption-desorption isotherm s curves(a)and pore size distributions(b)of Ni(OH)2NW s,Ni(OH)2NW/3DG,Ni(OH)2NW/RGO,3DG,and RGO

图5 不同扫描速率下Ni(OH)2NW/3DG的循环伏安曲线Fig.5 Cyclic voltammogram curvesof Ni(OH)2NW/3DG atdifferent scan rates

Ni(OH)2NW/3DG的BET比表面积(136m2·g-1)明显高于Ni(OH)2NW/RGO(117m2·g-1).石墨烯的加入能够提高复合材料的比表面积(单独制备的氢氧化镍纳米线的比表面积为110m2·g-1),而且3DG较RGO能够更大地提高复合材料的比表面积.较大的比表面积有利于增加电极材料和电解液的接触界面,而介孔结构则可以提供电解液离子的快速传输通道.27,28

3.5 电化学性能分析

3.5.1 循环伏安

图5中给出了Ni(OH)2NW/3DG电极在5-100 mV·s-1扫描速率时的循环伏安曲线,在100mV·s-1时其氧化还原峰在0.1-0.55V之间,主要是Ni(OH)2和NiOOH之间的氧化还原反应,其反应式为:

当扫描速率增加的时候,电极极化变得严重,阳极峰会向正向移动,阴极峰向负向移动,电极的不可逆性增大.随着扫描速率的增加,电极材料的比电容会下降.在高扫描速率的时候,仅仅是电极材料的表面活性物质参与了氧化还原反应,而低扫描速率的时候,一些内部的活性物质也参与了氧化还原反应,从而有较高的比电容.

3.5.2 充放电分析

Ni(OH)2NW/3DG在不同电流密度下的放电曲线如图6(a)所示(其他样品的放电曲线见图S1(见SupportingInformation)),样品具有典型的放电平台.比电容(C)可以按以下公式计算：

其中I代表恒电流充放电的电流(A),ΔV代表放电过程中电位降(V),Δt为放电时间(s),m代表活性物质质量(g).在1A·g-1的电流密度下,3DG的比电容(185F·g-1)要高于RGO的比电容(113F·g-1); Ni(OH)2NW/3DG的比电容(1664F·g-1)要高于单独氢氧化镍纳米线(908F·g-1)和单独的3DG的比电容,同时也要高于Ni(OH)2NW/RGO的比电容(1489 F·g-1)和Wang等18采用水热法制备的氢氧化镍纳米线/层状石墨烯复合材料的比电容(1400F·g-1).这表明石墨烯的加入有利于提高材料整体的比电容, 3DG相比于非三维结构的RGO对比电容的提升更大.这是因为三维结构的石墨烯相比于普通的石墨烯具有多孔三维结构和更高比表面积,三维多孔结构能够缩短电子和质子的传输距离,在快速充放电中有利于电解液离子的扩散,17而大比表面积有利于增加活性物质和电解液的接触表面积,29从而提高氢氧化镍的利用率并最终提升复合材料的比电容.

当充放电的电流密度增大10倍时,Ni(OH)2NW/3DG的比电容仅仅衰减了12.5%,单独氢氧化镍纳米线比电容衰减为26%,Ni(OH)2NW/RGO的比电容衰减为21%.说明Ni(OH)2NW/3DG在大电流密度下具有很好的倍率性能,在40A·g-1仍然具有较高的比电容(1008 F·g-1),有利于维持电容器的高功率密度.这主要是由于复合材料的三维交织介孔结构提供了电解液离子在快速充放电时的传输通道和传递/反应的界面.17以三维结构的石墨烯作为高功率密度骨架和一维纳米线结构的氢氧化镍作为高能量密度的外延形成的复合材料具有较高的电化学性能.

图6 不同电流密度下Ni(OH)2NW/3DG的放电曲线(a)和Ni(OH)2NW/3DG,Ni(OH)2NW s,Ni(OH)2NW/RGO, 3DG和RGO的比电容(b)Fig.6 Discharge curvesof Ni(OH)2NW/3DG(a)and specific capacitancesof Ni(OH)2NW/3DG,Ni(OH)2NW s,Ni(OH)2NW/RGO,3DG,and RGO(b)at different curentdensities

图7 Ni(OH)2NW/3DG,Ni(OH)2NW s,3DG,RGO 和Ni(OH)2NW/RGO的循环稳定性Fig.7 Cycle-lifeof Ni(OH)2NW/3DG,Ni(OH)2NW s, 3DG,RGO,and Ni(OH)2NW/RGO

3.5.3 循环性能分析

图7是样品在1A·g-1电流密度下的充放电循环寿命图.可以看到在3000次充放电后3DG的电容保持率为96%,RGO的电容保持率为95%,单独氢氧化镍纳米线电容保持率为85%,而Ni(OH)2NW/ 3DG电容保持率为93%,Ni(OH)2NW/RGO的电容保持率为91.5%.碳材料作为电极材料其电容稳定性较好,而一维结构的氢氧化镍纳米线的电容稳定性远低于碳材料的稳定性.当两者结合成复合材料后,其电容稳定性有显著提高.3DG和RGO都具有较高的循环稳定性,是因为其在充放电过程中仅发生双电层吸附.3DG和RGO的加入都能够提高氢氧化镍的稳定性,是因为石墨烯和氢氧化镍纳米线紧密结合以及石墨烯片层对氢氧化镍纳米线的隔离能够明显防止纳米线在充放电过程中由于体积膨胀而产生的团聚和结构破坏,从而保持较高的稳定性.

图8 Ni(OH)2NW s(a,b)和Ni(OH)2NW/3DG(c,d)循环前(a,c)和3000次循环后(b,d)的SEM图Fig.8 SEM im agesof Ni(OH)2NW s(a,b)and Ni(OH)2NW/3DG(c,d)before(a,c)and after(b,d)3000 cycles

图8给出了Ni(OH)2NW/3DG复合材料在3000次循环前后的SEM图片,并同时给出了单独制备的氢氧化镍纳米线同样经3000次循环前后的对比图片.从中可以看到,氢氧化镍纳米线经3000次循环后,纳米线的直径有一定的增加,部分团聚变粗,原本光滑的纳米线表面均产生大量的裂纹;同时有部分的纳米线已经断裂成几部分.这表明经3000次循环后,氢氧化镍虽然维持了其纳米线一维结构,但其微观形貌发生了显著的变化,其内在结构在一定程度上受到破坏.这些变化和破坏也就是氢氧化镍在循环后容量衰减的原因.相反,Ni(OH)2NW/3DG复合材料在循环前后形貌和微观结构则变化很小,如图8(d)所示.虽然复合材料中的氢氧化镍纳米线直径也略有增加,但是其表面难以观察到明显的裂纹,同时纳米线断裂和破碎也非常少.这主要是因为石墨烯片层对氢氧化镍纳米线的隔离和束缚作用,使得复合材料在充放电过程中有更好的弹性维持原有结构,最终表现了良好的循环稳定性.Zhu等30在氢氧化镍纳米片/石墨烯复合材料中观察到了类似的现象,石墨烯片层对氢氧化镍纳米片的隔离作用减少了其团聚和破碎,使得复合材料在2000次循环后基本无衰减.

3.5.4 交流阻抗分析

图9给出了Ni(OH)2NW/3DG,氢氧化镍纳米线,3DG,RGO和Ni(OH)2NW/RGO的交流阻抗谱图及其高频区的放大图.可以看出RGO和3DG存在高频区、中频区和低频区,其中高频区半圆的直径反映了电极和电解液界面的传质电阻(Rct);中频区为一条与x轴成45°角的斜线,反映电解液离子在电极材料中的扩散过程;低频区为一条与x轴近似垂直的直线,反映材料的电容性能.31

从高频区的放大图可以看出复合材料、RGO和3DG的Rct都要小于氢氧化镍纳米线(3.7Ω),可见不论是3DG和RGO的加入都提高了电极的导电性,减小了电极的极化电阻.RGO和3DG在中频区的Warbug阻抗区域相差不大.Ni(OH)2NW/3DG、氢氧化镍纳米线、Ni(OH)2NW/RGO没有明显的中频区,这主要与材料的孔隙结构有关,合适的孔道结构可以使得电解液离子在材料渗透过程中的阻力减小,从而几乎不存在中频区.32在低频区,3DG表现出的双电层电容性能最好,RGO次之,复合材料的双电层电容特性要优于纯的氢氧化镍纳米线.可以看出,在复合材料中石墨烯能够明显减小氢氧化镍的电阻,提高双电层电容;氢氧化镍纳米线的中孔分布非常有利于电解液离子的传输.

图9 Ni(OH)2NW/3DG,Ni(OH)2NW s,3DG,RGO和Ni(OH)2NW/RGO的交流阻抗谱图及高频区的放大图Fig.9 Nyquist p lotsand enlarge figure in high frequency region of Ni(OH)2NW/3DG,Ni(OH)2NW s,3DG,RGO, and Ni(OH)2NW/RGO

4 结论

(1)采用水热法成功制备了氢氧化镍纳米线/三维石墨烯复合材料,其中直径为20-30nm的氢氧化镍纳米线和三维石墨烯紧密交织成网状结构.

(2)三维结构石墨烯和一维纳米线结构的氢氧化镍结合得到的复合材料具有良好的电化学性能,在1A·g-1电流密度下,其比电容达到1664F·g-1,循环3000次后保持率为93%.

(3)三维结构的石墨烯较还原氧化石墨烯具有更大比表面积和三维介孔结构,可以更大地提高活性物质的利用率,进而提高复合材料的比电容和稳定性.

SupportingInformation: available free of charge via the internetathttp://www.whxb.pku.edu.cn.

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Preparation and Elec trochem icalPerfo rm ance o f Ni(OH)2Nanow ires/ Th ree-Dim ensionalGraphene Com posite Materials

CHEN Yang ZHANG Zi-Lan SUIZhi-Jun LIU Zhi-Ting ZHOU Jing-Hong*ZHOU Xing-Gui
(State Key Laboratory ofChemical Engineering,EastChina University ofScience and Technology,Shanghai200237,P.R.China)

We synthesized Ni(OH)2nanowires/three-dimensionalgraphene composites using a hydrothermal method,and compared their propertieswith those of three-dimensionalgraphene,Ni(OH)2nanowires,reduced graphene oxide,and Ni(OH)2nanow ires/reduced graphene oxide.The samp leswere characterized using X-ray diffraction,scanning electronm icroscopy,thermogravimetric analysis,and N2physisorptionmeasurements. The electrochem ical performances were investigated using cyclic voltammetry and galvanostatic chargedischargemethods.The results showed thatNi(OH)2nanow ires ofw idth 20-30 nm were closely combined w ith graphene and crosslinked to one another to form a three-dimensionalstructure with a high specific surface area (136m2·g-1)andmesoporosity(pore diameter20-50 nm).Themass fraction ofNi(OH)2nanow ires in the Ni(OH)2nanow ires/three-dimensionalgraphene composite was 88%.Themaximum specific capacitance of the Ni(OH)2nanowires/three-dimensionalgraphene composite was 1664 F·g-1in 6mol·L-1KOH electrolyte at1A·g-1.The specific capacitance decreased by only 7%after 3000 cycles at1 A·g-1.A com parative study of the specific capacitances and cycling performances ofNi(OH)2nanow ires,Ni(OH)2nanow ires/reduced graphene oxide, three-dim ensionalgraphene,reduced graphene oxide,and Ni(OH)2nanow ires/three-dimensionalgraphene indicated that three-dimensionalgraphene w ith three-dimensionalporosity and a larger specific surface areathan conventional reduced graphene oxide enabled im proved use of the active material and significantly enhanced the electrochem icalperform ance ofNi(OH)2nanow ires.

Graphene gel;Three-dimensionalporosity;Specific capacitance; Hydrothermalmethod;Capacitance retention

O646

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10.3866/PKU.WHXB201504081 www.whxb.pku.edu.cn

Received:February 9,2015;Revised:April7,2015;Published onWeb:April8,2015.

∗Corresponding author.Email:jhzhou@ecust.edu.cn;Tel:+86-21-64252169.

The projectwassupported by the National Key Basic Research Program of China(973)(2014CB239702)and FundamentalResearch Funds for the CentralUniversities,China(WA1514011).

国家重点基础研究发展规划项目(973)(2014CB239702)和中央高校基本科研业务费专项基金(WA1514011)资助

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