三維石墨烯-聚苯胺復合材料的制備及其電化學性能研究.pdf

1、超級電容器因具有充放電速度快、存儲方便、環(huán)境友好以及使用壽命長等性能成為一種新型儲能裝置，且在能源領域具有廣泛的應用。眾所周知，電極材料對超級電容器的性能具有決定性的影響。石墨烯（GNs）是一種具有機械性能優(yōu)良、導電性好、比表面積大等優(yōu)點的新型碳材料，是制備高性能超級電容器的候選材料之一。單純的GNs循環(huán)穩(wěn)定性好、功率密度高，但是其比電容較低。由于具有理論比電容高、成本低廉、化學穩(wěn)定性好等優(yōu)點，聚苯胺(PANI)作為一種導電高分子經(jīng)常應

2、用于超級電容器電極材料。但是PANI在導電率和電化學穩(wěn)定性方面表現(xiàn)不佳，限制了其應用?？梢岳脜f(xié)同效應，把GNs和PANI復合在一起制備復合材料，可以實現(xiàn)二者的優(yōu)勢互補，使復合材料具有良好的電化學性能。本論文主要研究了GNs/PANI復合材料的制備工藝、微觀結(jié)構(gòu)表征及其電化學性能。主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）在密閉氧化法的基礎上，對GO制備過程進行改進。首先對石墨進行微波膨脹處理，原料要進行低溫均化處理后，再利用反應釜高溫反應制

3、備GO。實驗結(jié)果表明：制備的GO氧化程度非常高，在水溶液和DMF中分散性很好。
　?。?）本論文提出了一種簡單并且環(huán)保的方法制備三維石墨烯（3D-rGO），該方法以CaCO3為模板 GO通過水熱反應產(chǎn)生凝膠，同時加入葡萄糖作為還原劑。在還原過程中氧化石墨烯自組裝成三維凝膠并包裹住CaCO3顆粒，然后去除模板后得到自支撐3D-rGO，最后把3D-rGO與聚苯胺（PANI）進行復合制備3D-rGO/PANI復合材料。電化學測試表明3D

4、-rGO/PANI復合材料在電流密度為1 A/g時的比電容為243 F/g，并且在1000次循環(huán)充放電測試后比電容變?yōu)樵瓉淼?6％。
　　(3)本論文報道了一種利用交聯(lián)法制備三維石墨烯（3D-rGO）。首先在GO溶液中加入一種三嵌段共聚物（F68），用以化學剝離氧化石墨，然后用水合肼來還原后便可獲得rGO/F68混合物。這種表面套有聚合物的rGO能夠形成穩(wěn)定的水溶液，是因為F68的疏水端PPO以非共價鍵的作用吸附在rGO的表面上，