超級電容器用石墨烯-聚合物復(fù)合材料的制備及其性能.pdf

1、石墨烯是二維片層的、通過碳原子的sp2雜化鍵構(gòu)成的蜂窩狀點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。2004年Geim等人通過機(jī)械剝離法首次得到石墨烯，這在材料界引起了極大的關(guān)注。石墨烯由于良好的熱導(dǎo)性、機(jī)械性和電性能，被認(rèn)為是下一代電子器件應(yīng)用的強(qiáng)有力競爭者，例如在電子儲能器件、場效應(yīng)晶體管、傳感器和催化劑等方面的。尤其考慮到高比表面積和快速電子傳輸，石墨烯作為超級電容器電極材料有著天然的優(yōu)勢。近幾年，基于石墨烯的超級電容器研究眾多，但是由于其不可逆性的團(tuán)聚導(dǎo)致了電容

2、性能并不理想。為了克服這個缺點(diǎn)，我們制備了石墨烯/聚合物復(fù)合材料，同時(shí)優(yōu)化了傳統(tǒng)氧化石墨(HGO)制備方法。主要內(nèi)容如下：
　　 ⑴通過改進(jìn)傳統(tǒng)的Hummers法，制備了富含豐富官能團(tuán)的氧化石墨(IGO)。通過傅立葉紅外光譜(FT-IR)、拉曼光譜、X射線衍射(XRD)和熱重分析(TGA)等測試表征，結(jié)果顯示IGO比HGO分散性更好，含有更多的官能團(tuán)。這為后續(xù)制備石墨烯/聚合物復(fù)合材料提供了有利條件。
　　 ⑵制備乙二醇

3、還原的石墨烯/聚吡咯(EG-RGO/PPy)復(fù)合物?？紤]到非水溶性石墨烯在吡咯水溶液中的分散性差等因素，使用氧化石墨烯作為前軀體，制備氧化石墨烯/聚吡咯(GO/PPy)復(fù)合物，再通過還原性較溫和的乙二醇還原氧化石墨烯/聚吡咯復(fù)合物，得到EG-RGO/PPy。通過各種表征及電化學(xué)性能測試，EG-RGO/PPy表現(xiàn)出了良好的電容性能。在1 mol-L-1 H2S04電解質(zhì)中，電流密度為0.5A.g-1時(shí)，EG-RGO/PPy比電容達(dá)到420

4、 F.g-1。
　　 ⑶制備羧基功能化氧化石墨烯/聚苯胺(CFGO/PANI)復(fù)合物。IGO片層平面內(nèi)和邊界分別富含大量的羥基、環(huán)氧基和羧基官能團(tuán)。為了充分利用面內(nèi)的官能團(tuán)使復(fù)合物結(jié)構(gòu)有序，使用草酸(HOOC-COOH)將其轉(zhuǎn)化為羧基(-COOH)，制備羧基功能化氧化石墨烯(CFGO)，然后在原位聚合反應(yīng)中制備CFGO/PANI。SEM、TEM、FT-IR、XRD、TGA和拉曼光譜分析，以及電化學(xué)性能測試表明，得到的復(fù)合物CFG