Abstract Iron oxide decorated reduced graphene oxide (Fe3O4/rGO) nanocomposites were synthesized using a one-step chemical reduction method. The XRD results reveal the diffraction planes at 2θ = 36.53° and 43.04° corresponding to the planes (311) and (400) respectively for Fe nanoparticles and the broadened peak at 26.52° was observed corresponds to plane (002) for rGO which confirmed the formation of Fe3O4 in rGO sheets. FTIR results shows the chemical bonding at around 580.96 cm−1, 1191.61 cm−1, 1559.36 cm−1, 2358.27 cm−1, 2987.45 cm−1 and 3360 cm−1 attributes for the Fe O, C O, C C, C O, C-H2 and O H bonds respectively whereas Raman shift for Fe3O4 was found in the range of 100–800 cm−1. The ID/IG ratios varied from 2.5 to 1.55 as Fe(NO3)3 concentration increases from 5 mM to 25 mM. The estimated bandgap for rGO and rGO/Fe3O4 are 2.60 eV, and from 2.52 to 2.34 eV respectively as the Fe(NO3)3 concentration increases from 5 mM to 25 mM. The atomic percentage of Fe(2p), C(1s), and O (1s) was varied as 0.75–7.11 at.%, 86.09–69.58 at.% and 13.16–23.31 at.% as the Fe(NO3)3 concentration increases from 5 mM to 25 mM. The maximum specific capacitance was achieved at 416 F/g for 25 mM of Fe3O4/rGO nanocomposite with cyclic stability of 88.57% at a current density of 5Ag−1 over 1000 cycles. Hence, Fe3O4/rGO nanocomposite can be considered as a good candidate for the supercapacitor electrode applications.

中文翻译：

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用于超级电容器应用的 Fe3O4-rGO 纳米复合材料的化学键合和超级电容特性研究

摘要 采用一步化学还原法合成了氧化铁修饰的还原氧化石墨烯 (Fe3O4/rGO) 纳米复合材料。XRD 结果显示 2θ = 36.53° 和 43.04° 处的衍射面分别对应于 Fe 纳米颗粒的 (311) 和 (400) 面，观察到 26.52° 处的加宽峰对应于 rGO 的 (002) 面，这证实在 rGO 片中形成 Fe3O4。FTIR 结果显示 Fe O、CO、CC、CO、C 在 580.96 cm-1、1191.61 cm-1、1559.36 cm-1、2358.27 cm-1、2987.45 cm-1 和 3360 cm-1 属性处的化学键合分别为 -H2 和 OH 键，而 Fe3O4 的拉曼位移在 100-800 cm-1 范围内发现。随着 Fe(NO3)3 浓度从 5 mM 增加到 25 mM，ID/IG 比率从 2.5 到 1.55 不等。rGO 和 rGO/Fe3O4 的估计带隙为 2.60 eV，随着 Fe(NO3)3 浓度从 5 mM 增加到 25 mM，分别从 2.52 到 2.34 eV。Fe(2p)、C(1s) 和 O (1s) 的原子百分比随 Fe(NO3)3 浓度变化为 0.75–7.11 at.%、86.09–69.58 at.% 和 13.16–23.31 at.%从 5 mM 增加到 25 mM。25 mM Fe3O4/rGO 纳米复合材料的最大比电容为 416 F/g，在 5Ag-1 的电流密度下循环稳定性为 88.57%，超过 1000 次循环。因此，Fe3O4/rGO 纳米复合材料可以被认为是超级电容器电极应用的良好候选者。25 mM Fe3O4/rGO 纳米复合材料的最大比电容为 416 F/g，在 5Ag-1 的电流密度下循环稳定性为 88.57%，超过 1000 次循环。因此，Fe3O4/rGO 纳米复合材料可以被认为是超级电容器电极应用的良好候选者。25 mM Fe3O4/rGO 纳米复合材料的最大比电容为 416 F/g，在 5Ag-1 的电流密度下循环稳定性为 88.57%，超过 1000 次循环。因此，Fe3O4/rGO 纳米复合材料可以被认为是超级电容器电极应用的良好候选者。