Abstract In the current study, we have fabricated Mn-doped Co3O4 nanoparticles (Mn.Co3O4 NPs) and their binary nanohybrid with r-GO nanosheets (Mn.Co3O4/r-GO) and decorated it directly on the nickel foam (NF) via a single-step hydrothermal method. The Mn.Co3O4/r-GO nanohybrid exhibits excellent electrical conductivity (1.84 × 104 Sm−1) and a higher BET surface area (147 m2 g−1). The Mn.Co3O4/r-GO sample electrode shows an outstanding electrochemical activity and exhibits a gravimetric capacitance up to 932 Fg−1 @ 1 Ag−1. On increasing the current density from 1 to 5 Ag−1, the nanohybrid electrode retains 84.4% of its original capacitance (at 1 Ag−1), indicating its excellent rate capability. Moreover, the nanohybrid electrode reveals exceptional cycling stability as it lost just 7.3% of its original capacitance (at the 1st cycle) after 5000-cycling experiments. The tremendous electrochemical activity of the fabricated nanohybrid can be ascribed to the synergistic effect between the good crystallinity of its Mn.Co3O4 NPs and excellent conductivity of its r-GO nanosheets. The 3D nanostructure of the Mn.Co3O4/r-GO nanohybrid decorated directly on the NF shorter the ion diffusion path and exposes more active sites to achieve the superior gravimetric capacitance and higher rate capability. This study may offer the use of multi-approaches to engineer the novel 3D nanostructured electrode materials for electrochemical capacitors with excellent cyclic stability, good rate capability, and higher gravimetric capacitance.

中文翻译：

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用多种方法制备石墨烯支撑的二元纳米杂化物，用于电化学储能应用

摘要 在目前的研究中，我们制造了 Mn 掺杂的 Co3O4 纳米粒子 (Mn.Co3O4 NPs) 及其与 r-GO 纳米片 (Mn.Co3O4/r-GO) 的二元纳米杂化物，并通过将其直接装饰在镍泡沫 (NF) 上。单步水热法。Mn.Co3O4/r-GO 纳米杂化物表现出优异的导电性（1.84 × 104 Sm-1）和更高的 BET 表面积（147 m2 g-1）。Mn.Co3O4/r-GO 样品电极显示出出色的电化学活性，并显示出高达 932 Fg-1 @ 1 Ag-1 的重量电容。在将电流密度从 1 Ag-1 增加到 5 Ag-1 时，纳米混合电极保留了其原始电容的 84.4%（在 1 Ag-1 时），表明其具有出色的倍率性能。此外，纳米混合电极显示出卓越的循环稳定性，因为它仅损失了 7。经过 5000 次循环实验后，其原始电容（在第 1 次循环时）的 3%。所制备的纳米杂化物的巨大电化学活性可归因于其 Mn.Co3O4 NPs 的良好结晶度与其 r-GO 纳米片的优异导电性之间的协同作用。直接在 NF 上装饰的 Mn.Co3O4/r-GO 纳米杂化物的 3D 纳米结构缩短了离子扩散路径并暴露了更多的活性位点，以实现优异的重量电容和更高的倍率能力。这项研究可以提供多种方法的使用，以设计用于电化学电容器的新型 3D 纳米结构电极材料，该材料具有优异的循环稳定性、良好的倍率能力和更高的重量电容。所制备的纳米杂化物的巨大电化学活性可归因于其 Mn.Co3O4 NPs 的良好结晶度与其 r-GO 纳米片的优异导电性之间的协同作用。直接在 NF 上装饰的 Mn.Co3O4/r-GO 纳米杂化物的 3D 纳米结构缩短了离子扩散路径并暴露了更多的活性位点，以实现卓越的重力电容和更高的倍率能力。这项研究可以提供多种方法的使用，以设计用于电化学电容器的新型 3D 纳米结构电极材料，该材料具有优异的循环稳定性、良好的倍率能力和更高的重量电容。所制备的纳米杂化物的巨大电化学活性可归因于其 Mn.Co3O4 NPs 的良好结晶度与其 r-GO 纳米片的优异导电性之间的协同作用。直接在 NF 上装饰的 Mn.Co3O4/r-GO 纳米杂化物的 3D 纳米结构缩短了离子扩散路径并暴露了更多的活性位点，以实现卓越的重力电容和更高的倍率能力。这项研究可以提供多种方法的使用，以设计用于电化学电容器的新型 3D 纳米结构电极材料，该材料具有优异的循环稳定性、良好的倍率能力和更高的重量电容。Co3O4/r-GO 纳米杂化物直接装饰在 NF 上，缩短了离子扩散路径并暴露了更多的活性位点，以实现优异的重量电容和更高的倍率能力。这项研究可以提供多种方法的使用，以设计用于电化学电容器的新型 3D 纳米结构电极材料，该材料具有优异的循环稳定性、良好的倍率能力和更高的重量电容。Co3O4/r-GO 纳米杂化物直接装饰在 NF 上，缩短了离子扩散路径并暴露了更多的活性位点，以实现优异的重量电容和更高的倍率能力。这项研究可以提供多种方法的使用，以设计用于电化学电容器的新型 3D 纳米结构电极材料，该材料具有优异的循环稳定性、良好的倍率能力和更高的重量电容。