基于石墨烯的二氧化錳-聚苯胺納米棒陣列的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、近些年，超級(jí)電容器由于其高的功率密度、快速的充放電速率以及長的循環(huán)使用壽命已經(jīng)引起了研究者越來越多的興趣。超級(jí)電容器的性能高度依賴于電極材料的性能。目前主要使用的電極材料包括碳材料、金屬氧化物以及導(dǎo)電聚合物。在導(dǎo)電聚合物中，聚苯胺(PANI)被認(rèn)為是最具有應(yīng)用前景的電極材料。然而，PANI電極材料存在循環(huán)穩(wěn)定性差的問題，為此，PANI與石墨烯(rGO)及二氧化錳(MnO2)這兩種也非常具有前景的材料的二元以及三元復(fù)合物得到了研究者的關(guān)注

2、。但是現(xiàn)在關(guān)于rGO/MnO2/PANI三元復(fù)合物的研究報(bào)道非常少，且在有限的報(bào)道中，材料的結(jié)構(gòu)都為無序結(jié)構(gòu)，各組分都是隨機(jī)的組合在一起，這樣限制了材料的有效利用。為了進(jìn)一步改善PANI的穩(wěn)定性，提高rGO/MnO2/PANI三元復(fù)合物的電化學(xué)性能，我們首次設(shè)計(jì)合成了有序的rGO/MnO2/PANI納米棒陣列結(jié)構(gòu)的三元復(fù)合物。
　　本文中，我們采用Hummers法制備了氧化石墨(GO)，然后利用水合肼對(duì)其進(jìn)行還原得到rGO。然后將

3、rGO分散液滴涂與玻碳片上得到rGO薄膜。采用循循環(huán)伏安(CV)沉積法在rGO表面電沉積MnO2，最后同樣采用CV法在MnO2表面制得PANI而得到rGO/MnO2/PAN三元復(fù)合物。采用紅外光譜(FTIR)、拉曼光譜、X-射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)以及透射電鏡(TEM)對(duì)材料的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了表征。利用CV、恒流充放電以及交流阻抗(EIS)測試了材料的電化學(xué)性能。研究結(jié)果如下：
　　當(dāng)以0.2mg ml-1的濃度進(jìn)行

4、滴涂時(shí)，rGO成膜比較均勻，在其表面進(jìn)行電沉積的MnO2納米棒更加有序，電化學(xué)性能越好。在10A g-1電流密度下，rGO的比電容為88F g-1，且具有良好的可逆性和穩(wěn)定性。
　　通過對(duì)比有無rGO薄膜作為支撐材料時(shí)沉積的MnO2的形貌，發(fā)現(xiàn)rGO表面的MnO2生長為納米棒結(jié)構(gòu)；而無石墨烯時(shí)，MnO2為納米片結(jié)構(gòu)。這說明rGO對(duì)于納米棒的形成起到了至關(guān)重要的作用。分析表明rGO改變了MnO2的晶體的生長模式，使其各向同性生長變?yōu)?/p>