华北理工大学何章兴&王岭Colloids Surf. A Physicochem. Eng. Aspects：原位合成Cr2O3修饰CNF作为钒氧化还原电池双功效电极质料

DOI: 10.1016/j.colsurfa.2021.127287

静电纺丝是一种特别的纤维制备工艺，具有设置装备摆设简洁、本钱低、工艺条件可控等长处。在本研究中，通过静电纺丝技能在碳纳米纤维上原位生长Cr2O3。体系研究了差别Cr2O3含量对碳纳米纤维形貌和理化性能的影响。原位生长的Cr2O3纳米粒子匀称漫衍在碳纳米纤维上，增添了碳纳米纤维的缺陷水平。Cr2O3修饰的碳纤维电极具有精良的电化学可逆性和钒离子氧化还原反响活性。在150mA·cm-2下，与原始电池相比，改性电池的放电容量和能量服从分别进步了77.2％和6％。别的，改性电池的储能性能也得到了明显的改进。碳纳米纤维与具有较高催化性能的二元催化剂Cr2O3的协同作用可有用提拔VRFB的性能。

图1.静电纺丝制备Cr2O3修饰碳纤维表示图。

图2.CNF、CNF-Cr2O3-5、CNF-Cr2O3-10和CNF-Cr2O3-20的X射线衍射图。

图3.（a,b）CNF，（c,d）CNF-Cr2O3-5，（e,f）CNF-Cr2O3-10，（g,h）CNF-Cr2O3-20的扫描电镜图。

图4.CNF-Cr2O3-10的X射线光电子能谱，（a）全谱；（b）Cr2p高辨别率光谱；（c）O1s高辨别率光谱；（d）CNF和CNF/Cr2O3的拉曼光谱；（f）G峰放大图；（f）碳纳米纤维在氛围中的热重曲线。

图5.（a）CNF、CNF-Cr2O3-5、CNF-Cr2O3-10和CNF-Cr2O3-20在15mV·s-1扫描速率下的CV。（b）CNF和CNF-Cr2O3的氧化还原峰值电流。（c）CNF、（d）CNF-Cr2O3-5、（e）CNF-Cr2O3-10和（f）CNF-Cr2O3-20在差别扫描速率下的CV。

图6.（a）差别电极在0.85V极化电位下的奈奎斯特图和（b）等效电路。

图7.（a）CNF和CNF-Cr2O3-10电极在12mV·s-1扫描速率下的CV，（b）CNF和（c）CNF-Cr2O3-10电极在差别扫描速率下的轮回伏安曲线。（d）CNF和（e）CNF-Cr2O3-10氧化还原反响峰值电流与扫描速率平方根的干系，（f）差别电极在-0.45V极化电位下举行V2+/V3+氧化还原反响的奈奎斯特图。

图8.（a）利用CNF和CNF-Cr2O3-10的电池在50-150mA·cm-2电流密度下的放电容量，（b）库仑服从，（c）电压服从和（d）能量服从。CE：库仑服从，VE：电压服从，EE：能源服从。

图9.（a-e）利用CNF和CNF-Cr2O3-10的电池在差别电流密度下的充放电曲线以及（f）中值放电电压的比力。

图10.（a）利用CNF和CNF-Cr2O3-10的电池在100mA·cm-2电流密度下轮回50次后的放电容量，（b）库仑服从，（c）电压服从和（d）能量服从。

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