導(dǎo)電聚合物-石墨烯復(fù)合材料的制備及其電容性能研究.pdf

1、石墨烯，作為一種新型的碳材料，具有大的比表面積、高的載流子遷移率、良好的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性能，在新能源材料、傳感器、催化、光學(xué)等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。氧化石墨烯是石墨烯的重要衍生物，表面大量的含氧官能團(tuán)（環(huán)氧基、羥基、羧基）使氧化石墨烯具有高的親水性，擴(kuò)大了石墨烯的應(yīng)用范圍。本論文圍繞石墨烯/導(dǎo)電聚合物材料的制備和電化學(xué)性能展開了研究。導(dǎo)電聚合物比電容高、電化學(xué)可逆性好，但在反復(fù)的充放電過程中，聚合物分子鏈的體積不斷膨脹、收縮，導(dǎo)致分

2、子鏈結(jié)構(gòu)破壞，循環(huán)穩(wěn)定性較差。與石墨烯復(fù)合后，可改進(jìn)復(fù)合材料的電化學(xué)性能。本論文主要包括以下內(nèi)容:
　　(1)氧化石墨烯(GO)表面含有大量的含氧官能團(tuán)，在水中能形成穩(wěn)定的懸浮液，并且易吸附單體分子制備復(fù)合材料。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道[1]，氧化石墨烯具有高的氧化性，本文利用GO的優(yōu)勢，以GO為氧化劑，采用原位聚合法，實(shí)現(xiàn)了吡咯的原位氧化聚合。結(jié)果表明，吡咯單體吸附在石墨烯表面進(jìn)行聚合，石墨烯表面的聚吡咯分子鏈抑制了石墨烯片層的團(tuán)聚，使石墨烯

3、剝離為片層結(jié)構(gòu)，增大了復(fù)合材料的比表面積，表現(xiàn)了優(yōu)良的電化學(xué)性能。電化學(xué)測試結(jié)果顯示:在電流密度為0.5 A/g時(shí)，復(fù)合材料的比容量達(dá)到了695.5 F/g，循環(huán)充放電測試結(jié)果顯示，循環(huán)500圈后，電容量為原來的70.2％。
　　(2)以GO為氧化劑，制備了石墨烯/聚苯胺復(fù)合材料，改變石墨烯和苯胺的質(zhì)量比，研究了不同質(zhì)量比下的復(fù)合材料的電化學(xué)性能。結(jié)果表明:苯胺單體吸附在石墨烯表面聚合，制備了一種“三明治”結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，吸附在石

4、墨烯片層表面的顆粒，一方面抑制了石墨烯的團(tuán)聚，一方面提高了復(fù)合材料的比電容。電化學(xué)測試結(jié)果顯示，當(dāng)苯胺和氧化石墨烯的質(zhì)量比為5∶1時(shí)，在0.5 A/g的電流密度下，復(fù)合材料的比電容為624.2 F/g，高于聚苯胺的比電容;循環(huán)500次后，電容量保持率為79.6％，表現(xiàn)了良好的循環(huán)穩(wěn)定性能。
　　(3)以上石墨烯和導(dǎo)電復(fù)合材料的作用為π-π作用，本實(shí)驗(yàn)采用將聚苯胺以酰胺鍵接枝到氧化石墨烯表面并研究共價(jià)鍵合的復(fù)合材料的電化學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)