石墨烯-聚苯胺空心球納米復(fù)合材料的制備及其在超級(jí)電容器中的應(yīng)用.pdf

1、超級(jí)電容器與其它二次電池相比具有高的功率密度、優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性、快的充放電速率以及操作安全等優(yōu)良特性，近些年來(lái)吸引了國(guó)內(nèi)外研究者越來(lái)越多的興趣。在眾多的贗電容電極材料中，聚苯胺（PANI）由于其快速的氧化還原速率、較高的理論贗電容、較低的成本以及簡(jiǎn)易的合成工藝等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是極具潛力的電極材料，吸引了研究者們的廣泛關(guān)注。但是，PANI不可避免的具有循環(huán)穩(wěn)定性差的缺陷，為了解決這一問(wèn)題，研究者致力于制備PANI與碳材料或者金屬氧化物的復(fù)合

2、物。RGO/PANI復(fù)合材料由于具有充-放電速率快、比表面積大、電化學(xué)窗口寬、化學(xué)穩(wěn)定性好、比電容高以及環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，在眾多的納米復(fù)合材料中脫穎而出。空心結(jié)構(gòu)的PANI，與其它形貌的PANI相比，由于能夠提供更高的比表面積以及為離子和電荷提供更短的傳輸路徑，因此在超級(jí)電容器電極材料的應(yīng)用上更具優(yōu)勢(shì)。然而，到目前為止，關(guān)于空心結(jié)構(gòu)的PANI與RGO復(fù)合材料的研究報(bào)道仍然非常有限。因此，本文設(shè)計(jì)并制備了一種新穎的三明治納米結(jié)構(gòu)的RGO/P

3、ANI-HS復(fù)合材料。
　　本文采用St?ber溶膠-凝膠法制備了直徑為430 nm的SiO2微球，通過(guò)APTES作為偶聯(lián)劑對(duì)SiO2進(jìn)行改性，然后以改性后的SiO2作為模板通過(guò)原位聚合法制備核殼結(jié)構(gòu)的 SiO2@PANI微球，最后將 SiO2核去除得到 PANI-HS；采用改進(jìn)了的Hummers法制備了GO溶液，將GO溶液與SiO2@PANI溶液混合，通過(guò)靜電吸附作用制備 GO/SiO2@PANI復(fù)合物，隨后將 GO還原并去除

4、SiO2核得到RGO/PANI-HS復(fù)合物。通過(guò)掃描電鏡（SEM）、透射電鏡（TEM）、原子力顯微鏡（AFM）、紅外光譜（FTIR）、X-射線衍射（XRD）、拉曼及電化學(xué)測(cè)試手段對(duì)材料的形貌、結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進(jìn)行了表征。主要研究結(jié)果如下：
　　①通過(guò)溶液靜電自組裝的方法成功制備出了一種新穎的三明治納米結(jié)構(gòu)的RGO/PANI-HS復(fù)合材料，其中PANI-HS成功的嵌入到了RGO層中。
　　②當(dāng)m(An):m(SiO2)的比值為

5、2:1時(shí)制備的SiO2@PANI復(fù)合材料的電化學(xué)性能最佳，并且當(dāng)有APTES存在的情況下制備的SiO2@PANI復(fù)合材料的電化學(xué)性能要更好。盡管PANI-HS的比電容和速率性能要都高于SiO2@PANI，但是PANI-HS的循環(huán)穩(wěn)定性卻要比SiO2@PANI差。
　?、郛?dāng)m(SiO2@PANI)與m(GO)的比值為2:1時(shí)，合成的RGO/PANI-HS復(fù)合材料的電化學(xué)性能最佳。RGO/PANI-HS復(fù)合材料在0.5 A g-1的電