CES 铈基金属有机骨架衍生复合材料与还原氧化石墨烯作为高效超级电容器电极( 三 ) 纳米|电化学

3.结果和讨论
3.1. X射线衍射-XRD
X射线衍射法用于确认热解前Ce-BTC、热解后CeO2/rGO复合材料和硫化后CeO2/rGO/CeS2复合材料的结晶组装。图4（a）表示Ce-BTC的XRD谱图， 8.4°、10.5°、18.05°（2θ）处的峰位置决定了Ce-BTC的良好结晶度，这与文献结果一致。参考CCDC编号(290771)模拟Ce-BTC的XRD模式。图4（b）表示Ce-BTC热解后获得的XRD峰。出现在28.4?、32.9?、47.3?和56.2? (2θ)的峰证实了CeO2/rGO的形成，这与JCPDS卡号(81-0792)一致。
图4.表示（a）Ce-BTC、（b）CeO2/rGO复合材料和CeO2/rGO/CeS2复合材料的XRD图。
从图中可以清楚地看出，氧化石墨烯的影响并不显着，因为只添加了少量。根据(220)处的衍射峰，使用Sherer方程计算CeO2/rGO的微晶尺寸为11.467nm ，表明它由纳米晶单元组成。 CeO2/rGO/CeS2复合材料的XRD谱图与文献一致。 26.4? (2θ)处的宽衍射峰代表石墨碳。 CeO2、CeS2和rGO的特征峰的出现证实了纳米复合材料的形成。没有检测到额外的峰，这证实了纯CeO2/rGO/CeS2纳米复合材料的形成。
3.2.扫描电子显微镜
SEM测量证明了所制备材料的形态，如图5（a-c）所示。金属有机骨架Ce-BTC显示柱状棒，与文献一致。发现Ce-BTC柱状棒的粒径为37.47nm ，这证实了Ce-BTC的介孔结构，因此具有更高的电化学活性。在600°C下热解后，形态转变为BTC框架上的立方结构，而还原氧化石墨烯的纳米颗粒分散在氧化铈的立方形态上，将其结合在一起。 CeO2/rGO/CeS2复合材料的形态特征如图5（c）所示。
图5. SEM图像， (a) Ce-BTC柱状棒， (b)立方CeO2/rGO ， (c) CeO2/rGO/CeS2复合材料的不规则纳米棒，以及(d) C:O的EDX测量:S:Ce 。
该图像显示了在BTC框架上生长的不规则纳米棒的形成。在图像中可以看到几个立方结构，证实复合材料中存在CeO2 ，并且可以看到rGO纳米颗粒分散并在BTC框架上保持晶体结构。 C、O、S和Ce的原子百分比由能量色散X射线光谱(EDS)测量确定，图5(d) 。表1表示CeO2/rGO/CeS2中存在的元素的原子比和重量百分比。
表1. CeO2/rGO/CeS2纳米复合材料的EDX分析。

Element	Weight %	Atomic ratio
C	49.70	70.70
O	24.33	25.99
S	0.35	0.19
Ce	25.62	3.12

3.3.热重分析
制备材料的TGA分析显示在图6中。考虑到Ce-BTC ，在100 ?C下检测到轻微的重量损失，这解释了物理吸附的水的损失，然后重量稳定损失直到500 ?C ，这表示DMF和水在MOF的孔内同步，然后重量从550 ?C大幅减少到650 ?C ，这可以通过MOF的分解来解释。类似地，对于CeO2/rGO ，该模式表示低于100 ?C的初始质量损失，这归因于吸附水的损失。 300 ?C时的第二个主要质量损失归因于rGO的分解和MOF衍生的CeO2中存在的有机元素的损失。 CeO2/rGO/CeS2复合材料的减重趋势显示在100 ?C时重量急剧下降，然后在600 ?C之前重量持续逐渐下降，这归因于rGO和CeS2的逐渐分解。由于在复合材料的情况下没有剧烈的重量损失，这代表复合材料的相对较好的热稳定性。
图6 Ce-BTC MOF、CeO2/rGO和CeO2/rGO/CeS2复合材料的热重分析。
3.4.傅里叶变换红外光谱
进行FTIR分析是为了找出指定峰位置处必需官能团的存在。图7表示所制备样品的FTIR光谱，即CeO2/rGo/CeS2 。该图展示了确认存在rGO而不是GO的特定峰值位置。根据报道的文献， GO的FTIR光谱显示CO在1066 cm-1处伸缩振动， COC在1288 cm-1处弯曲， C-OH在1587 cm-1处弯曲， C=O在1724 cm-1处伸缩，和OH在3448 cm-1处拉伸。从图中可以看出，合成的复合材料的FTIR光谱在1066 cm-1、1288 cm-1、1724 cm-1和3448 cm-1处没有明显的峰。这些峰的低强度证实了样品中存在rGO而不是氧化石墨烯。
图7 CeO2/rGO/CeS2复合材料的FTIR光谱。
3.5.拉曼光谱
进行拉曼光谱是为了找出被单色光束照射的分子的非弹性散射。图8展示了CeO2/rGO/CeS2复合材料的拉曼光谱。该图表示对应于特定材料的多个峰。为了确认样品中存在rGO而不是GO ，考虑了1000和1700范围内的峰。图中D带的强度较高表明多余的氧已被去除，这证实了rGO而非GO的存在。据报道，文献中GO的ID/IG比率为0.86 ，而在这项工作中，由于减少，该比率在rGO的情况下趋于降低。
图8. CeO2/rGO/CeS2复合材料的拉曼光谱。