石墨烯-聚苯胺復(fù)合材料的制備、電化學(xué)性能及機(jī)理研究.pdf

1、石墨烯和聚苯胺具有優(yōu)異的物理化學(xué)性能，在眾多領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。論文首先制備了三種不同氧化-還原程度的石墨烯，然后將所得的石墨烯與苯胺在不同體系下進(jìn)行原位聚合，制備出具有導(dǎo)電纖維橋連的石墨烯/聚苯胺復(fù)合材料。使用透射電鏡(TEM)對(duì)不同石墨烯及其復(fù)合材料進(jìn)行形貌表征;使用傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(FT-IR)、拉曼光譜(Raman)和X射線衍射(XRD)對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征;借助電化學(xué)工作站和四探針測(cè)試儀對(duì)其進(jìn)行電化學(xué)性能和電導(dǎo)率的測(cè)試;并通

2、過Gaussian03W計(jì)算軟件對(duì)其復(fù)合機(jī)理進(jìn)行了初步探索。主要工作如下:
　　 (1)使用改進(jìn)的Hummer's法制備的高氧化程度的功能化石墨烯(G1)具有豐富的含氧官能團(tuán);用硼氫化鈉對(duì)G1進(jìn)行處理，成功的消除了G1上的環(huán)氧基，得到中等氧化-還原程度的功能化石墨烯G2;用濃硫酸對(duì)G2進(jìn)行處理，成功的消除了G2表面的羥基，得到低氧化-還原程度的功能化石墨烯G3。
　　 (2)調(diào)節(jié)反應(yīng)體系中乙二醇與水的比例，原位聚合法制備

3、石墨烯/聚苯胺(G1P)復(fù)合材料。表征發(fā)現(xiàn)，乙二醇與水比例為1:5時(shí)，復(fù)合材料G1P15的石墨烯片層之間出現(xiàn)了聚苯胺導(dǎo)線橋連現(xiàn)象，并且產(chǎn)物具有優(yōu)異的電容性及導(dǎo)電性。在5mV/s掃速下，G1'P15的比電容達(dá)987.4 F/g，G1P15與G1'P15的電導(dǎo)率分別達(dá)2.03 S/cm與0.71 S/cm。
　　 (3)控制反應(yīng)體系中異丙醇與水的比例為1:5，制備出石墨烯/聚苯胺(G2P)復(fù)合材料的石墨烯片層之間具有良好的聚苯胺導(dǎo)線

4、橋連現(xiàn)象。在5 mV/s掃速下，比電容達(dá)768.11 F/g，四探針電導(dǎo)率測(cè)試值為2.41 S/cm。具有良好的導(dǎo)電性。
　　 (4)調(diào)節(jié)反應(yīng)體系中異丙醇與水的比例，制備出的石墨烯/聚苯胺(G3P15)復(fù)合材料的石墨烯片層之間具有良好的聚苯胺導(dǎo)線橋連現(xiàn)象。在5 mV/s掃速下，G3P15質(zhì)量比電容達(dá)782.15 F/g，電導(dǎo)率測(cè)試結(jié)果為2.53 S/cm。該復(fù)合材料顯示了較高的比電容及突出的導(dǎo)電性能。
　　 (5)使用G