在這項工作中,我們通過銅和氧化石墨烯(GO)之間明顯的氧化還原轉化反應,無需任何添加劑,就可以一步合成還原氧化石墨烯(rGO)封裝的硫化銅(CuS)納米復合材料,開發出一種簡單而低成本的策略。制備的CuS和rGO封裝的CuS納米復合材料已通過各種物理化學技術進行了表征,以觀察其形狀、形態和結構。它揭示了具有六邊形結構的合成樣品的平均尺寸在10–30 nm范圍內。紫外可見吸收光譜暴露了CuS的強吸收峰,并且在NIR范圍內觀察到了rGO封裝的CuS復合材料。合成的樣品在很寬的頻率范圍內(102-106 Hz)顯示出高介電常數和電導率。還研究了溫度對合成的rGO封裝的CuS納米復合材料電導率的影響。優異的導電性能歸因于CuS和rGO之間的協同作用。隨著溫度的升高,rGO封裝的CuS復合材料的最大電導率在高溫下呈指數增長。具有高介電常數和導電性的復合材料是高電容的有前途的材料,此外,它還用作超級電容器和儲能應用的電極材料。
Figure 1. (a)CuS NPs和(b)rGO封裝CuS復合材料的SEM圖像;(c)CuS NPs和(d-f)rGO封裝CuS復合材料的HR-TEM圖像;(g)rGO封裝CuS復合材料的直方圖
Figure 2.CuS NP和rGO封裝CuS復合物的TGA熱分析圖
Figure 3. 室溫下合成的CuS NPs和rGO封裝CuS復合材料的(a)介電常數和(b,c)阻抗的頻率相關性;(d)Cole-Cole圖
Figure 4. 不同溫度下,合成的CuS納米顆粒的(a,b)阻抗的頻率依賴性和(c,d)Cole-Cole圖
Figure 5. 合成的rGO封裝CuS復合材料,在不同溫度下的(a,b)阻抗的頻率依賴性和(c,d)Cole-Cole圖
Figure 6. 在不同頻率下,(a)rGO封裝CuS復合材料和(b)CuS納米顆粒的電導率(σ)的溫度依賴性;rGO封裝CuS復合材料和CuS納米顆粒,在不同溫度下的(c)活化能的評估以及(d)電導率行為
相關研究成果于2019年由奧斯馬尼亞大學Dasari Ayodhya課題組,發表在Mater. Res. Express(https://doi.org/10.1088/2053-1591/aafe55)上。原文:Investigation of temperature and frequency dependence of electrical conductivity and dielectric behavior in CuS and rGO capped CuS nanocomposites。