石墨烯基超級電容器復合材料的制備與表征.pdf

1、本實驗利用二維材料石墨烯作為基底，分別通過表面活性劑作用下的原位氧化法和乳液聚合法實現(xiàn)了石墨烯和導電聚合物的復合，通過水熱法實現(xiàn)了石墨烯和金屬氧化物Mn3O4的復合，并對構建的納米復合材料作為超級電容器電極材料進行了一系列的研究。
　　 首先我們在表面活性劑作用下通過原位氧化聚合制備得到了石墨烯/聚吡咯復合材料。掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡照片顯示，在制各的復合電極中，直徑約為20nm的納米棒狀或球狀聚吡咯分子長鏈均勻的分散負

2、載在石墨烯片層上，石墨烯與聚吡咯形成三維開放孔狀結構，該結構有利于帶電粒子擴散到電極界面發(fā)生吸脫附和電化學反應。傅里葉紅外變換光譜和X射線衍射曲線也表明聚吡咯與石墨烯成功復合。進一步的電化學測試結果表明，由于石墨烯的加入，提高了復合電極的電導率，從而使制備的復合電極具優(yōu)異的電容性能，以200mA/g的電流在1MNa2SO4中進行恒流充放電時，最高質(zhì)量比容量為213F/g。
　　 其次，本課題通過乳液法制備得到了石墨烯/聚吡咯復合

3、材料。傅里葉紅外變換光譜和X射線衍射分析顯示，聚吡咯同樣的與石墨烯構建了復合電極。掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡照片也驗證了這一結論，石墨烯導電骨架上均勻布滿了納米長纖維狀聚吡咯分子。循環(huán)伏安等電化學測試結果顯示，復合電極表現(xiàn)出了優(yōu)良的電容性能，這是由于石墨烯和聚毗咯兩種不同的超級電容器電極材料的良性協(xié)同作用所致。以200mA/g的電流恒流充放電時，質(zhì)量比容量可達326F/g。
　　 最后，水熱制備得到的石墨烯/Mn3O4納米復

4、合材料中，X射線衍射、掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡等研究表明，尺寸約為20nm的Mn3O4納米顆粒均勻分布在石墨烯片層上，石墨烯同樣作為導電網(wǎng)絡存在。復合材料的電化學測試進一步表明，雙電層電容材料石墨烯和法拉第準電容材料Mn3O4對電容器的比容量有協(xié)同貢獻作用，以100mA/g在1MNa2SO4溶液中充放電時，復合材料的比容量可達174.5F/g，石墨烯作為導電基底不僅提高了復合電極的導電性，也大大提高了復合電極的循環(huán)穩(wěn)定性，50次恒