在这项工作中,我们通过铜和氧化石墨烯(GO)之间明显的氧化还原转化反应,无需任何添加剂,就可以一步合成还原氧化石墨烯(rGO)封装的硫化铜(CuS)纳米复合材料,开发出一种简单而低成本的策略。制备的CuS和rGO封装的CuS纳米复合材料已通过各种物理化学技术进行了表征,以观察其形状、形态和结构。它揭示了具有六边形结构的合成样品的平均尺寸在10–30 nm范围内。紫外可见吸收光谱暴露了CuS的强吸收峰,并且在NIR范围内观察到了rGO封装的CuS复合材料。合成的样品在很宽的频率范围内(102-106 Hz)显示出高介电常数和电导率。还研究了温度对合成的rGO封装的CuS纳米复合材料电导率的影响。优异的导电性能归因于CuS和rGO之间的协同作用。随着温度的升高,rGO封装的CuS复合材料的最大电导率在高温下呈指数增长。具有高介电常数和导电性的复合材料是高电容的有前途的材料,此外,它还用作超级电容器和储能应用的电极材料。
Figure 1. (a)CuS NPs和(b)rGO封装CuS复合材料的SEM图像;(c)CuS NPs和(d-f)rGO封装CuS复合材料的HR-TEM图像;(g)rGO封装CuS复合材料的直方图
Figure 2.CuS NP和rGO封装CuS复合物的TGA热分析图
Figure 3. 室温下合成的CuS NPs和rGO封装CuS复合材料的(a)介电常数和(b,c)阻抗的频率相关性;(d)Cole-Cole图
Figure 4. 不同温度下,合成的CuS纳米颗粒的(a,b)阻抗的频率依赖性和(c,d)Cole-Cole图
Figure 5. 合成的rGO封装CuS复合材料,在不同温度下的(a,b)阻抗的频率依赖性和(c,d)Cole-Cole图
Figure 6. 在不同频率下,(a)rGO封装CuS复合材料和(b)CuS纳米颗粒的电导率(σ)的温度依赖性;rGO封装CuS复合材料和CuS纳米颗粒,在不同温度下的(c)活化能的评估以及(d)电导率行为
相关研究成果于2019年由奥斯马尼亚大学Dasari Ayodhya课题组,发表在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。