388
Горшков Н.В. и др.
Журнал прикладной химии. 2021. Т. 94. Вып. 3
УДК 544.6:546.26-162:542.06
ЭЛЕКТРОД ДЛЯ СУПЕРКОНДЕНСАТОРА
НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИ СИНТЕЗИРОВАННОГО
МНОГОСЛОЙНОГО ОКСИДА ГРАФЕНА
© Н. В. Горшков1,2, Е. В. Яковлева1, В. В. Краснов1, Н. В. Киселев1,
Д. И. Артюхов1, И. И. Артюхов1, А. В. Яковлев1*
1 Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю. А.,
410054, г. Саратов, ул. Политехническая, д. 77
2 Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семенова РАН
(ФИЦ ХФ РАН),
119991, г. Москва, ул. Косыгина, д. 4
* E-mail: aw_71@mail.ru
Поступила в Редакцию 9 июля 2020 г.
После доработки 13 января 2021 г.
Принята к публикации 1 февраля 2021 г.
Анодным окислением дисперсного графита синтезирован многослойный оксид графена, показана эф-
фективность его использования в качестве электродного материала суперконденсатора. В спиртовой
суспензии толщина частиц многослойного оксида графена составляет менее 0.1 мкм с площадью более
100 мкм2. Электрод из многослойного оксида графена имеет высокую удельную емкость 107 Ф·г-1
и высокую сохранность заряда 97% после 5000 циклов при циклировании током 2 А·г-1. Электрод из
многослойного оксида графена показал максимальную удельную энергию 8.7 Вт·ч·кг-1 при плотности
тока 0.1 А·г-1 и максимальную мощность 2291.1 Вт·кг-1 при плотности тока 4 А·г-1. Анализ данных
импеданса при различных напряжениях постоянного тока показал, что после 5000 циклов сопро-
тивление переноса заряда увеличивается на 26%. Установлено, что многослойный оксид графена,
синтезированный электрохимическим способом, является перспективным электродным материалом
для создания симметричного суперконденсатора.
Ключевые слова: многослойный оксид графена; анодное окисление; электрод; суперконденсатор;
импеданс
DOI: 10.31857/S0044461821030142
Активированный уголь, углеродные наночастицы
вает высокую однородность химического и грану-
и наносферы, углеродные нанотрубки традиционно
лометрического состава частиц оксида графена [6].
используются при создании устройств накопления
Стабильные и однородные по размеру частиц су-
энергии. Определенный интерес в данном прило-
спензии оксида графена позволяют получать различ-
жении вызывают графен и его прекурсоры (оксид
ные макроструктуры, например, электропроводящие
графена и восстановленный оксид графена). Оксид
пленки [5], графитированную бумагу [7], многофунк-
графена чаще всего получают методом Хаммерса,
циональные мембраны [7, 8] и др., которые могут
через стадию образования интеркалированных соеди-
использоваться для создания электродов суперкон-
нений графита [1, 2]. Основным недостатком данного
денсатора, литиевых источников тока и топливных
метода является использование сильных химических
элементов [7, 9]. Электродные материалы суперкон-
окислителей (например, KMnO4) и концентрирован-
денсаторов на основе оксида графена, полученно-
ной серной кислоты. Также для получения оксида
го методом Хаммерса, обладают высокой удельной
графена используется и электрохимический метод
емкостью выше 100 Ф·г-1 [10], при этом накопление
[3-5], который в отличие от химического обеспечи-
электрохимической энергии происходит в результате
Электрод для суперконденсатора на основе электрохимически синтезированного многослойного оксида графена
389
окислительно-восстановительных реакций на грани-
Исследования распределения размеров частиц
це электрод-электролит с участием поверхностных
окисленного графита в суспензиях проводили с
функциональных групп [11].
помощью лазерного анализатора размеров частиц
Цель работы — исследование многослойного ок-
Analysette-22 NanoTech (Fritsch GmbH) с диапазоном
сида графена, синтезированного электрохимическим
измерения 0.01-2100 мкм. Исследование поверхно-
окислением дисперсного графита, в качестве элект-
сти и структуры частиц наноструктурированного
рода симметричного суперконденсатора.
графита осуществляли при помощи cканирующего
электронного микроскопа со встроенным энергодис-
персионным анализом EXplorer (Aspex Corporation).
Экспериментальная часть
Сопротивление углеродных пленок определяли с по-
В работе использовалась фракция 160-200 мкм
мощью измерителя RLC Е7-22 (CHY Firemate Co., Ltd).
порошка природного графита (GB/T 3518-95 Sunshine
Суперконденсаторы на основе полученного угле-
Resources Holdings Limited Beijing, China). В качестве
родного материала собирали в симметричном испол-
электролита использовалась 83%-ная H2SO4, полу-
нении в корпусе coin cell CR2025. В качестве электро-
ченная путем последовательного разбавления биди-
лита использовался 6 М водный раствор KOH (ч.д.а.,
стиллированной водой концентрированной H2SO4
ЗАО «Вектон»).
(ос.ч., АО «ЭКОС-1»). Бидистиллированную воду по-
Электрохимическое тестирование образцов:
лучали с помощью бидистиллятора БЭ-2 (ПФ Ливам).
циклические вольтамперограммы и гальваностати-
Электрохимический синтез многослойного оксида
ческие зарядно-разрядные кривые — были получены
графена и механизм диспергирования природного
с помощью потенциостата Р-50 PRO (ООО «Элинс»)
порошка графита в сернокислых электролитах под-
по двухэлектродной схеме. Рабочее напряжение сим-
робно описан в наших предыдущих исследованиях
метричных суперконденсаторов на основе углерод-
[6, 12]. Электрохимические измерения проводили
ных материалов с водным электролитом ограничено
с использованием потенциостата IPC Pro MF (НТФ
диапазоном потенциала, при котором не происходит
«Вольта») с ртутно-сульфатным электродом срав-
разложение электролита. Так, для электродов на ос-
нения. Электрохимически окисленный графит с со-
нове оксида графена, синтезированного модифици-
общением количества электричества 700 мА·ч·г-1 в
рованным методом Хаммерса, диапазон потенциала в
гальваностатическом режиме промывали в бидистил-
водном 1 М KOH составляет -0.8÷0.0 В относительно
лированной воде (T = 15-18°С) в течение 15 мин для
хлорсеребряного электрода [13], поэтому рабочий ди-
удаления остаточных соединений серной кислоты.
апазон напряжений для исследуемых симметричных
Водную дисперсию окисленного графита фильтрова-
суперконденсаторов составляет от 0.0 до 0.8 В.
ли через фильтровальную полипропиленовую ткань
Тестирование симметричным зарядом-разрядом
(арт. 56306, ЗАО «СИНТЕКС»), затем отделенную
выполнено от 0 до 800 мВ при плотностях постоян-
твердую фазу распределяли в лосьоне косметиче-
ного тока 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 2.0 и 4.0 А·г-1.
ском «Чистый» (ООО Парфюмерно-косметическое
Из циклических вольтамперограмм и кривых
предприятие «Т-косметикс»), содержащем 95 об%
гальваностатического заряда-разряда рассчитывали
этилового спирта. Концентрацию этилового спирта в
удельные емкости электродного материала симме-
лосьоне косметическом «Чистый» определяли пикно-
тричного суперконденсатора по уравнениям (1) и (2)
метрическим методом по ГОСТ 3639-79 «Растворы
соответственно [14]:
водно-спиртовые. Методы определения концентрации
этилового спирта». Углеродный материал диспер-
, Φ·г-1;
(1)
гировали в 95%-ном растворе этилового спирта с
помощью ультразвукового диспергатора УЗДН 2Т
(ООО «НПП «Укрросприбор») мощностью 450 Вт
, Φ·г-1,
(2)
в течение 20 мин. Таким образом получали спирто-
вую дисперсию окисленного графита концентрацией
где ∫Idv — интеграл кривой тока графика цикличе-
1.4 мг·мл-1.
ской вольтамперограммы, mэл — активная масса
Пленки электрохимически окисленного графита
одного электрода (г), V — окно потенциала кривой
наносили на стальные (Stainless Steel 304) диски пло-
циклической вольтамперограммы (В), ∆v — скорость
щадью 2 см2 капельным методом с помощью микро-
сканирования (мВ·с-1), I — величина тока гальвано-
дозатора 200 мкл при температуре 25°С и сушили при
статического разряда (мА), ∆t — время разряда (с),
60°C в течение 5 ч.
∆V — падение напряжения за цикл разряда (мВ).
390
Горшков Н.В. и др.
Для расчета удельных энергии и мощности ис-
Обсуждение результатов
пользовались уравнения (3) и (4) соответственно:
Поскольку осаждение пленок из многослойного
оксида графена осуществляется из жидкой фазы,
, Вт·ч·кг-1;
(3)
проводили исследования водных и спиртовых дис-
персий данного материала. Как отмечалось в [12],
, Вт·кг-1.
(4)
взаимодействие окисленного графита с водой при-
водит к эксфолиации графитовых частиц в резуль-
Сохранность емкости электрода суперконденсато-
тате поглощения молекул воды молекулами H2SO4 в
ра с активным материалом на основе оксида графена
межслоевых пространствах графитовой матрицы и
тестировали в течение 5000 циклов заряда-разряда
сопровождается увеличением объема частиц графита
в 10-11 раз по сравнению с исходным графитом. По
плотностью тока 2 А·г-1.
данным лазерной спектроскопии диапазон распре-
Электрохимическая импедансная спектроскопия
деления частиц окисленного графита в водной су-
была выполнена импедансметром Z1000P (ООО
спензии составляет 0.2-1800 мкм, модальный размер
«Элинс») в двухэлектродной схеме в диапазоне по-
355.4 мкм (рис. 1, а). Доля частиц с размерами менее
тенциалов от 0 до 800 мВ при переменном напряже-
размера исходной фракции графита составляет 10%,
нии в диапазоне частот от 50 мГц до 500 кГц.
При заряде симметричного суперкондексатора
а доля частиц с размером более размера исходной
накопление псевдоемкости происходит только на
фракции — 85%, 5% частиц соответствует исходным
отрицательном электроде. Соответственно при росте
размерам, что можно объяснить сохранением связей,
постоянного напряжения (DC) наибольшее изменение
удерживающих соседние слои графита, несмотря на
значительное (2-3 раза) увеличение межплоскостных
контактного сопротивления наблюдается на отри-
расстояний в оксиде графена по сравнению с графи-
цательном электроде, а для положительного элект-
том и вероятной агломерацией частиц окисленного
рода оно неизменно и определялось для DC 0 мВ.
графита с размерами <10 мкм в водной дисперсии.
Контактное сопротивление отрицательного электрода
Для расслоения частиц окисленного графита с обра-
рассчитывалось по формуле
зованием многослойного оксида графена требуется
R(c)DC = 2Rct - RDaC = 0 мВ,
ультразвуковое воздействие, в результате которого
максимальные значения размеров частиц дисперсной
где R(c)DC — контактное сопротивление катода при
фазы уменьшаются до 400 мкм, а модальный размер
постоянном напряжении на суперконденсаторе
составляет 90.83 мкм (рис. 1, а). Также отмечается
(Ом); 2Rct — суммарное контактное сопротивление
увеличение доли частиц с размером менее размера
суперконденсатора, рассчитанное из импеданса (Ом);
частиц исходного графита до 87%. Наличие частиц,
R(a)DC = 0 мВ — контактное сопротивление анода при
характеризующихся размером >200 мкм, доля кото-
постоянном напряжении величиной 0 мВ на супер-
рых составляет 6%, может быть связана с агломераци-
конденсаторе (Ом).
ей частиц <1 мкм даже при воздействии ультразвука.
Рис. 1. Распределение частиц окисленного графита по размерам в водной суспензии (при воздействии ультразвука
50 Вт) (а), в спиртовой суспензии (б).
Электрод для суперконденсатора на основе электрохимически синтезированного многослойного оксида графена
391
Очевидно, что вода не обеспечивает устойчивость
подложке капельным методом. Структура пленки
дисперсии многослойного оксида графена вследствие
представляет собой плоско ориентированные отно-
высокой поверхностной энергии частиц дисперсной
сительно подложки частицы многослойного оксида
фазы, возникающей в результате увеличения отноше-
графена (рис. 2, г-е). Расчетная плотность пленки
ния поверхности частицы к ее объему при дисперги-
составила 0.28 г·см-3, удельное электрическое сопро-
ровании. Кроме того, агломерации частиц углеродно-
тивление ~22·10-5 Ом·м. После термовосстановления
го материала могут способствовать поверхностные
пленки многослойного оксида графена при темпе-
кислородсодержащие функциональные группы: —ОН
ратуре 120°C в течение 2 ч, удельное электрическое
(гидроксильные и фенольные группы, C—O—C
сопротивление снижалось до ~3.1·10-5 Ом·м.
(эпоксигруппы) и —СООН (карбоксильные группы)
Псевдоемкость суперконденсатора обусловлена
[6], а также sp2-гибридизация C C-связей в структу-
взаимодействием электролита с поверхностными
ре графена [12]. Агломерация частиц многослойного
группами, включающими гидроксильные, карбо-
оксида графена в спиртовой суспензии значительно
нильные и хинонные комплексы [15], например, по
снижается, что подтверждается увеличением доли
реакциям
частиц ≤10 мкм до 43% при уменьшении модального
размера частиц до 17.33 мкм (рис. 1, б).
Структура частиц многослойного оксида графена
С—OH C O + H+ + e,
(5)
представляет собой периодически повторяющиеся
упорядоченные слои толщиной <0.1 мкм и площадью
>100 мкм2 (рис. 2, а-в).
С O + e C—O-,
(6)
Полученные дисперсии многослойного оксида
графена в спирте использовались для осаждения пле-
нок толщиной 50 мкм и массой 2.8 мг на стальной
—C—OOH
—COO + H+ + e.
(7)
Рис. 2. Сканирующая электронная микроскопия электрохимически окисленного графита (a-в) и пленки многослой-
ного оксида графена (г-е).
392
Горшков Н.В. и др.
Рис. 3. Электрохимические характеристики электрода на основе многослойного оксида графена.
Циклические вольтамперограммы при различных скоростях развертки потенциала (а), зависимость удельной емкости от
скорости развертки потенциала циклических вольтамперограмм (б), кривые симметричного заряда-разряда при различ-
ных плотностях зарядно-разрядного тока (в), зависимость удельной емкости от плотности тока (г).
С ростом скорости развертки потенциала плот-
ляющих в накоплении энергии — диффузионной
ность тока циклических вольтамперограмм возрас-
и поверхностной. Так, значения удельной емкости
тает (рис. 3, а), при этом удельная емкость умень-
одного электрода составляют от 75.4 до 102.1 Ф·г-1
шается от 107.02 до 57.23 Ф·г-1 для скоростей
для плотности тока 4.0 и 0.1 А·г-1. Значения удельной
развертки 1 и 100 мВ·с-1 соответственно (рис. 3, б).
энергии уменьшаются с увеличением удельной мощ-
Такое уменьшение связано с ограничениями диффу-
ности с 8.7 до 0.8 Вт·ч·кг-1 для 155.5 и 2291.1 Вт·кг-1
зионных процессов при увеличении скорости раз-
(рис. 4, а). Сохранение емкости суперконденсатора
вертки потенциала, а именно с уменьшением до-
после 5000 циклов заряда-разряда составило 97.35%
ступности внутренней поверхности пор, поскольку
(рис. 4, б).
процесс накопления заряда протекает преимуще-
Графики импеданса суперконденсатора в ко-
ственно на их внешней поверхности [16].
ординатах Коула-Коула (рис. 5, а, б) имеют фор-
Кривые симметричного заряда-разряда (рис. 3, в)
му двух полуокружностей и линейного участка.
имеют квазилинейный характер, что свидетельствует
Полуокружность в высокочастотной области имеет
о псевдоемкостном характере накопления энергии.
значительно меньший диаметр и может интерпрети-
Между циклами заряда и разряда наблюдалось па-
роваться как импеданс подложки, на которую нане-
дение напряжения (IR), величина которого связана
сена активная масса. Полуокружность импеданса в
с эквивалентным распределенным сопротивлением
средних частотах соответствует импедансу границы
[17]. Различия в значениях удельной емкости при
электролит-электрод и интерпретируется как парал-
изменении плотности тока симметричного заряда-
лельно соединенные емкость двойного электриче-
разряда (рис. 3, г) вызваны наличием двух состав-
ского слоя и контактное сопротивление. Линейные
Электрод для суперконденсатора на основе электрохимически синтезированного многослойного оксида графена
393
участки годографов импеданса имеют угол относи-
тельно оси реальной составляющей импеданса (Zʹ),
близкий к 90°, что свидетельствует о емкостном по-
ведении [18]. Импеданс суперконденсатора в пол-
ной ячейке имеет разделение катодных и анодных
элементов эквивалентной схемы (рис. 5, в, вставка
верхняя [19, 20]). Для интерпретации импеданса ис-
следованного суперконденсатора воспользовались
упрощенной эквивалентной схемой (рис. 5, в, нижняя
вставка [20]) для симметричной сборки (см. таблицу).
С увеличением DC на суперконденсаторе суммар-
ное контактное сопротивление снижается с 70.2 до
51.7 Ом до тестирования и с 124.9 до 84.3 Ом после
5000 циклов.
После 5000 циклов симметричного заряда-раз-
ряда постоянным током наблюдается рост контакт-
ного сопротивления на величину 5.3 Ом (рис. 5, г,
вставка), что соответствует увеличению IR на 6.4 Ом
(рис. 5, г). Контактное сопротивление углеродных
частиц определяется размерами, морфологией, при-
родой и степенью функционализации поверхности
[10]. Во время циклирования в результате интерка-
ляции увеличиваются межплоскостные расстояния
Рис. 4. Диаграмма Рагоне электрода на основе много- графитовой матрицы, что приводит к отслоению ее
слойного оксида графена (а) и сохранность емкости отдельных фрагментов и разрушению π-π-сопряже-
при циклировании симметричным зарядом-разрядом ний [21-23].
плотностью тока 2 А·г-1 (б).
Рис. 5. Кривые импеданса в координатах Коула-Коула при различных значениях постоянного напряжения до
циклирования (а) и после циклирования (б), годографы импеданса и кривые моделирования эквивалентной схемы
при напряжении постоянного тока 800 мВ для суперконденсатора (в) (вставка — эквивалентная схема импеданса:
Rs — сопротивление электролита; Rct(a), Rct(c) — контактное сопротивление анода и катода соответственно; Cdl(a),
Cdl(c) — емкость двойного электрического слоя анода и катода соответственно; W(a), W(c) — импеданс Варбурга
анода и катода соответственно; Ea, Eс — потенциал анода и катода соответственно; Сel — емкость электродов),
кривые гальваностатического заряда-разряда током 2 А·г-1 для суперконденсатора до и после циклирования (г)
(вставка — сопротивление контакта, рассчитанное по импедансу для различных значений напряжения постоянного
тока до и после циклирования).
394
Горшков Н.В. и др.
Рис. 5. Продолжение.
Характеристики эквивалентных схем на основе данных импеданса при различном напряжении
постоянного тока суперконденсатора
Параметр
До циклирования
После циклирования
Постоянное напряжение DC, мВ
0
200
400
600
800
0
200
400
600
800
Сопротивление электролита Rel, Ом
2.1
2.2
2.1
1.9
2.4
9.3
9.6
9.2
8.4
6.5
Контактное сопротивление 2Rct, Ом
70.2
66.9
64.5
59.7
51.7
124.9
119.5
113.6
101.0
84.3
Элемент постоянной фазы 0.5CPEdl, ×10-3 Ф
0.265
0.282
0.300
0.375
0.518
0.259
0.273
0.273
0.353
0.497
Степенной показатель ndl
0.82
0.82
0.82
0.82
0.82
0.74
0.74
0.74
0.74
0.72
Элемент Варбурга 2W, Ом·с-0.5
5.4
6.0
6.1
6.5
9.9
4.1
4.6
5.4
8.7
15.0
Емкость электродов 0.5Cel, ×10-3 Ф
70.6
70.2
70.9
74.5
91.7
47.4
38.7
41.0
48.2
57.5
Выводы
яний в графитовой матрице при интеркаляции-де-
интеркаляции электролита. Обнаруженный рост кон-
Установлено, что устойчивость дисперсий окси-
тактного сопротивления электрода на основе оксида
да многослойного графена увеличивается при ис-
графена после 5000 циклов симметричного заряда-
пользовании в качестве дисперсионной среды эти-
разряда постоянным током подтверждает деграда-
лового спирта при концентрации дисперсной фазы
цию электродного материала и объясняет снижение
1.4 мг·мл-1. Следует отметить, что ультразвуковое
емкости.
воздействие на дисперсию многослойного оксида
графена приводит к уменьшению модального размера
частиц дисперсной фазы и повышению стабильно-
Благодарности
сти суспензии. Из спиртовых дисперсий получены
Н. В. Горшков благодарит Германскую службу ака-
пленки на стальной подложке без использования
демических обменов (DAAD), а также Д. А. Михай-
связующего для использования в качестве электро-
лову (IFW Dresden) и М. В. Горбунова (IFW Dresden)
дов симметричного суперконденсатора. Полученные
за обсуждения механизмов накопления электрохими-
электроды из оксида многослойного графена обе-
ческой энергии углеродными материалами.
спечивают высокие значения удельных емкости и
мощности, что обусловлено наличием диффузион-
Финансирование работы
ной и поверхностной составляющих в накоплении
заряда. При продолжительном циклировании супер-
Финансовая поддержка этой работы в проведе-
конденсатора происходит разрушение π-π-сопря-
нии синтеза многослойного оксида графена путем
жений в структуре многослойного оксида графена
анодного окисления дисперсного графита и СЭМ
в результате увеличения межплоскостных рассто-
была предоставлена Российским научным фондом
Электрод для суперконденсатора на основе электрохимически синтезированного многослойного оксида графена
395
(контракт № 19-73-10133). Подготовка электрода из
Киселев Николай Витальевич, инженер научно-ис-
многослойного оксида графена и электрохимические
следовательской лаборатории «Ионика твердого
испытания были выполнены при финансовой под-
тела», ФГБОУ ВО «Саратовский государственный
держке Российского фонда фундаментальных иссле-
технический университет имени Гагарина Ю.А.»,
дований в рамках научного проекта № 18-29-19048.
Артюхов Денис Иванович, инженер научно-иссле-
довательской лаборатории «Ионика твердого тела»,
Конфликт интересов
ФГБОУ ВО «Саратовский государственный техниче-
Авторы заявляют, что у них нет конфликта интере-
ский университет имени Гагарина Ю.А.»,
сов, требующего раскрытия в данной статье.
Артюхов Иван Иванович, д.т.н., профессор кафе-
дры «Электроэнергетика и электротехника», ФГБОУ
Информация о вкладе авторов
ВО «Саратовский государственный технический уни-
А. В. Яковлев, Е. В. Яковлева и В. В. Краснов
верситет имени Гагарина Ю. А.»,
разработали методику электрохимического синтеза
многослойного оксида графена, получения пленок
многослойного оксида графена из водных и спир-
Список литературы
товых дисперсий без связующего; В. В. Краснов и
[1] Dreyer D. R., Jia H. P., Bielawski C. W. Graphene oxide:
Е. В. Яковлева провели синтез образцов; А. В. Яков-
A convenient carbocatalyst for facilitating oxidation
лев провел исследования на сканирующем элек-
and hydration reactions // Angew. Chem. Int. Ed. Engl.
тронном микроскопе и лазерном анализаторе ча-
2010. V. 49. N 38. P. 6965-6968.
стиц многослойного оксида графена; Н. В. Горшков,
Д. И. Артюхов, И. И. Артюхов и Н. В. Киселев прове-
[2] Li Q., Guo X., Zhang Y., Zhang W., Ge C., Zhao L.,
ли электрохимическое исследование симметричного
Wang X., Zhang H., Chen J., Wang Z., Sun L. Porous
суперконденсатора с электродами на основе оксида
graphene paper for supercapacitor applications // J.
графена.
Mater. Sci. Technol. 2017. V. 33. N 8. P. 793-799.
[3] Yang S., Lohe M. R., Müllen K., Feng X. New-generation
Информация об авторах
graphene from electrochemical approaches: Production
and applications // Adv. Mater. 2016. V. 28. N 29.
Яковлев Андрей Васильевич, д.т.н., профессор ка-
федры «Химия и химическая технология материа-
[4] Яковлев А. В., Забудьков С. Л., Яковлева Е. В.,
лов», ФГБОУ ВО «Саратовский государственный
Финаенов А. И. Исследование возможности анод-
технический университет имени Гагарина Ю. А.»,
ного окисления суспензий дисперсный графит-азот-
ная кислота // ЖПХ. 2006. Т. 79. № 10. С. 1621-
Яковлева Елена Владимировна, к.х.н., доцент ка-
1625 [Yakovlev A. V., Zabudʹkov S. L.,Yakovleva E. V.,
федры «Природная и техносферная безопасность»,
Finaenov A. I. A study of the possibility of anodic
ФГБОУ ВО «Саратовский государственный техниче-
oxidation of suspensions formed by dispersed graphite
ский университет имени Гагарина Ю. А.»,
and nitric acid // Russ. J. Appl. Chem. 2006. V. 79.
N 10. P. 1600-1604.
Краснов Владимир Васильевич, к.х.н., доцент
кафедры «Естественные и математические науки»,
[5] Wang P., Yao T., Sun B., Fan X., Dong S., Bai Y., Shi Y.
Энгельсский технологический институт (филиал)
A cost-effective method for preparing mechanically
stable anti-corrosive superhydrophobic coating based
ФГБОУ ВО «Саратовский государственный техниче-
on electrochemically exfoliated grapheme // Colloids
ский университет имени Гагарина Ю. А.»,
Surf. A. 2017. V. 513. P. 396-401.
Горшков Николай Вячеславович, к.т.н., доцент ка-
[6] Яковлев А. В., Яковлева Е. В., Целуйкин В. Н.,
федры «Химия и химическая технология материа-
Краснов В. В., Мостовой А. С., Рахметулина Л. А.,
лов», ФГБОУ ВО «Саратовский государственный
Фролов И. Н. Электрохимический синтез много-
технический университет имени Гагарина Ю. А.»,
слойного оксида графена анодным окислением
мл.н.с., Федеральный исследовательский центр хи-
дисперсного графита // Электрохимия. 2019. Т. 55.
мической физики им. Н. Н. Семенова РАН (ФИЦ ХФ
№ 12. С. 1463-1470.
396
Горшков Н.В. и др.
[Yakovlev A. V., Yakovleva E. V., Tseluikin V. N.,
[14]
Wang J., Salihi E., Šiller L. Green reduction of
Krasnov V. V., Mostovoy A. S., Rakhmetulina L. A.,
graphene oxide using alanine // Mater. Sci. Eng.
Frolov I. N. Electrochemical synthesis of multilayer
C. 2017. V. 72. P. 1-6.
graphene oxide by anodic oxidation of disperse
graphite // Russ. J. Electrochem. 2019. V. 55. N 12.
[15]
Edwards R. S., Coleman K. S. Graphene synthesis:
P. 1196-1202.
Relationship to applications // Nanoscale. 2013. V. 5.
[7] Pei S., Wei Q., Huang K., Cheng H.-M., Ren W. Green
[16]
Avouris P., Dimitrakopoulos C. Graphene: Synthesis
synthesis of graphene oxide by seconds timescale water
and applications // Mater. Today. 2012. V. 15. N 3.
electrolytic oxidation // Nat. Commun. 2018. V. 9.
P 86-97.
[8] Cao J., He P., Mohammed M., Zhao X., Young R.,
[17]
Hou R., Gund G. S., Qi K., Nakhanivej P., Liu H.,
Derby B., Kinloch I., Dryfe R. Two-step
Li F., Park H. S . Hybridization design of materials and
electrochemical intercalation and oxidation of graphite
devices for flexible electrochemical energy storage //
for the mass production of graphene oxide // J. Am.
Energy Stor. Mater. 2019. V. 19. P. 212-241.
Chem. Soc. 2017. V. 139. P. 17446-17456.
[18]
Salitra G., Soffer A., Eliad L., Cohen Y., Aurbach D.
[9] Ali G., Yusoff M. M., Chong K.-F. Graphene:
Carbon electrodes for double-layer capacitors I.
Electrochemical production and its energy storage
Relations between ion and pore dimensions // J.
properties // ARPN J. Eng. Appl. Sci. 2016. V. 11.
Electrochem. Soc. 2000. V. 147. P. 2486-2493.
N 16. P. 9712-9717.
[10] Jiang B., Tian C., Wang L., Sun L., Chen C., Nong X.,
[19]
Li Z., Chen J. An impedance-based approach to predict
Qiao Y., Fu H. Highly concentrated, stable nitrogen-
the state-of-charge for carbon-based supercapacitors //
doped graphene for supercapacitors: Simultaneous
Microelectron. Eng. 2008. V. 85. N 7. P. 1549-1554.
doping and reduction // Appl. Surf. Sci. 2012. V. 258.
P. 3438-3443.
[20]
Fic K., He M., Berg E. J., Novák P., Frackowiak E.
Comparative operando study of degradation
[11] Li Z., Gadipelli S., Yang Y., Guo Z. Design of 3D
mechanisms in carbon-based electrochemical
graphene-oxide spheres and their derived hierarchical
capacitors with Li2SO4 and LiNO3 electrolytes //
porous structures for high performance supercapacitors
Carbon. 2017. V. 120. P. 281-293.
// Small. 2017. V. 13. N 44. P. 1702474.
[21]
He M., Fic K., Frąckowiak E., Novák P., Berg E. J.
[12] Яковлев А. В., Яковлева Е. В., Целуйкин В. Н.,
Towards more durable electrochemical capacitors by
Краснов В. В., Мостовой А. С., Викулова М. А.,
elucidating the ageing mechanisms under different
Фролов И. Н., Рахметулина Л. А. Синтез много-
testing procedures // ChemElectroChem. 2019. V. 6.
слойного оксида графена при электрохимическом
N 2. P. 566-573.
диспергировании графита в H2SO4 // ЖПХ. 2020.
Т. 93. № 2. С. 222-228.
[22]
Liu F., Cao X., Cui L., Yue L., Jia D., Liu J. Scalable
fabrication of electrochemically oxidized and
[Yakovlev A. V., Yakovleva E. V., Tseluikin V. N.,
moderately reduced graphite paper electrode for
Krasnov V. V., Mostovoy A. S., Vikulova M. A.,
flexible energy storage with ultrahigh rate capability
Frolov I. H., Rakhmetulina L. A. Synthesis of
// J. Power Sources. 2019. V. 421. P. 169-178.
multilayer graphene oxide in electrochemical graphite
dispersion in H2SO4 // Russ. J. Appl. Chem. 2020.
[23]
Rui B., Yang M., Zhang L., Jia Y., Shi Y., Histed R.,
V. 93. N 2. P. 219-224.
Fan L. Reduced graphene oxide-modified biochar
electrodes via electrophoretic deposition with high rate
[13] Ye J., Zhang H., Chen Y., Cheng Z., Hu L., Ran Q.
capability for supercapacitors // J. Appl. Electrochem.
Supercapacitors based on low-temperature partially
2020. V. 50. P. 407-420.
exfoliated and reduced graphite oxide // J. Power
Sources. 2012. V. 212. P. 105-110.
