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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 17/2018

20.07.2018

Room-temperature growth (“farming”) and high-performance supercapacitor applications of highly crystalline CuO nanowires/graphene nanoplatelet nanopowders

verfasst von: Churl Seung Lee, Joonho Bae

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 17/2018

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Abstract

We report a first-of-its-kind farming-like growth of nanopowders of CuO nanowires (NWs) via room-temperature thermal oxidation. Compared to conventional thermal annealing methods for producing copper oxide nanostructures, which require elevated temperatures (300–600 °C), the present method yields a large amount of highly crystalline CuO NW nanopowders at a much lower temperature (i.e., room temperature). Two-dimensional carbon nanostructures such as graphene nanoplatelets (GNPs) were used as supports for the growth of the CuO NWs. The GNPs were coated with Cu seed layers by the electroless plating method, which is suitable for mass production. After electroplating of Cu layers, the GNP supports were kept at room temperature and under constant humidity (50 or 60% relative humidity) for over 24 h, resulting in the dense wire-like morphology of copper oxide. Scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray diffraction, X-ray diffraction, and Raman spectroscopy measurements revealed that the NWs consisted of highly crystalline monoclinic CuO. Once the NWs were formed, their morphology was stable for up to 168 h at room temperature. The as-prepared CuO nanopowders were tested as electrodes of electrochemical capacitors (or supercapacitors). In a three-electrode configuration, a working electrode made of CuO NWs exhibited an excellent mass-specific capacitance of 145 F g−1 at 5 mV s−1 in a 3 M KOH aqueous electrolyte. The growth of CuO nanopowders on GNPs illustrated in this study demonstrates a novel approach for the room-temperature synthesis of nanopowders, with promising applications in next-generation energy devices.

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Metadaten
Titel
Room-temperature growth (“farming”) and high-performance supercapacitor applications of highly crystalline CuO nanowires/graphene nanoplatelet nanopowders
verfasst von
Churl Seung Lee
Joonho Bae
Publikationsdatum
20.07.2018
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 17/2018
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-018-9650-7

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