三維石墨烯-聚苯胺復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、超級(jí)電容器因具有充放電速度快、存儲(chǔ)方便、環(huán)境友好以及使用壽命長(zhǎng)等性能成為一種新型儲(chǔ)能裝置，且在能源領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。眾所周知，電極材料對(duì)超級(jí)電容器的性能具有決定性的影響。石墨烯（GNs）是一種具有機(jī)械性能優(yōu)良、導(dǎo)電性好、比表面積大等優(yōu)點(diǎn)的新型碳材料，是制備高性能超級(jí)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(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，聚苯胺(PANI)作為一種導(dǎo)電高分子經(jīng)常應(yīng)

2、用于超級(jí)電容器電極材料。但是PANI在導(dǎo)電率和電化學(xué)穩(wěn)定性方面表現(xiàn)不佳，限制了其應(yīng)用?？梢岳脜f(xié)同效應(yīng)，把GNs和PANI復(fù)合在一起制備復(fù)合材料，可以實(shí)現(xiàn)二者的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，使復(fù)合材料具有良好的電化學(xué)性能。本論文主要研究了GNs/PANI復(fù)合材料的制備工藝、微觀結(jié)構(gòu)表征及其電化學(xué)性能。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　?。?）在密閉氧化法的基礎(chǔ)上，對(duì)GO制備過(guò)程進(jìn)行改進(jìn)。首先對(duì)石墨進(jìn)行微波膨脹處理，原料要進(jìn)行低溫均化處理后，再利用反應(yīng)釜高溫反應(yīng)制

3、備GO。實(shí)驗(yàn)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。
　　（2）本論文提出了一種簡(jiǎn)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(guò)水熱反應(yīng)產(chǎn)生凝膠，同時(shí)加入葡萄糖作為還原劑。在還原過(guò)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(jìn)行復(fù)合制備3D-rGO/PANI復(fù)合材料。電化學(xué)測(cè)試表明3D

4、-rGO/PANI復(fù)合材料在電流密度為1 A/g時(shí)的比電容為243 F/g，并且在1000次循環(huán)充放電測(cè)試后比電容變?yōu)樵瓉?lái)的86％。
　　(3)本論文報(bào)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(xué)剝離氧化石墨，然后用水合肼來(lái)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?yàn)镕68的疏水端PPO以非共價(jià)鍵的作用吸附在rGO的表面上，