石墨烯復合材料在超級電容器中的應用研究.pdf

1、超級電容器作為一種新型儲能器件，其充放電效率高、比電容大、循環(huán)穩(wěn)定性好且綠色環(huán)保，成為近年來的研究熱點。石墨烯具有較大的比表面積，良好的力、電、光、熱學性能，在諸如傳感器、鋰電池、催化劑、超級電容器等領域有著廣泛的應用。聚苯胺是一種有機導電聚合物，石墨烯/聚苯胺復合材料用于超級電容器電極材料時，會產生贗電容效應使其電極性能有較大的提高。本論文致力于開發(fā)一種制備方法簡單、高效，電化學性能優(yōu)異的石墨烯/聚苯胺復合材料電極，取得的主要進展如下

2、:
　　1.本論文采用三種改良的Hummers法制備了氧化石墨，將它們記為GO-1、GO-2和GO-3。區(qū)別在于GO-1的氧化時間最長，GO-3的氧化劑用量最少，GO-2的氧化時間和氧化劑用量在二者之間。根據檢測結果發(fā)現，GO-2法制備的氧化石墨片層間距適中，結構有序性較好，所帶的羥基、羧基、環(huán)氧基等官能團較多，綜合考慮其結構和形貌，GO-2法制備的氧化石墨有利于與聚苯胺復合制備氧化石墨烯/聚苯胺復合材料。
　　2.本論文采

3、用不同的氧化劑原位聚合合成聚苯胺，L-PANI法中氧化劑為過硫酸銨，與苯胺單體的物質的量比為1∶1，W-PANI法中氧化劑為二氧化錳，與An的質量比為1∶1。其中，L-PANI法合成的聚苯胺呈短棒狀結構，孔徑分布均勻，沒有發(fā)生嚴重的層疊現象。將GO-2法制備的氧化石墨粉體在鹽酸中分散形成氧化石墨烯分散液，采用L-PANI法制備氧化石墨烯/聚苯胺復合材料。對該復合材料進行了紅外光譜分析、X射線衍射分析、掃描電鏡分析和熱重分析，結果表明聚苯

4、胺分布在氧化石墨烯片層的邊緣，有新的C-N-C生成。
　　3.采用普通化學還原法和水熱還原法及不同的還原劑對氧化石墨烯/聚苯胺復合材料進行還原，兩種方法分別記為HrG/PANI和SrG/PANI。通過紅外光譜分析、X射線衍射分析、掃描電鏡分析和熱重分析發(fā)現，兩種方法都能夠較好的將氧化石墨烯中含氧官能團還原，由于SrG/PANI法得到的復合材料在高溫高壓下進行，復合材料結構被破壞，綜合考慮，HrG/PANI法要比SrG/PANI法得