超級(jí)電容器用聚吡咯-石墨烯復(fù)合儲(chǔ)能材料研究.pdf

1、導(dǎo)電聚合物、石墨烯材料作為超級(jí)電容器電極材料有較好的應(yīng)用前景，但是導(dǎo)電聚吡咯（PPy）電極材料在反復(fù)充放電過程中容易發(fā)生主鏈結(jié)構(gòu)的斷裂、孔結(jié)構(gòu)的坍塌，導(dǎo)致電極材料的容量下降和循環(huán)壽命衰減。本文采用不同方法制備了PPy/GHs（Graphene hydrogel，石墨烯水凝膠）復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)GH的加入可顯著減緩PPy降解。特別是高溫碳化PPy或PPy/GH所形成的三維多孔碳材料，極大地增加了復(fù)合材料的比表面積、比電容和循環(huán)壽命。
　

2、　本文首先通過化學(xué)氧化法制備了不同形貌（顆粒狀、中空狀、片層狀）的PPy。電化學(xué)測(cè)試表明：顆粒狀PPy的比電容最大，在掃速為10 mV/s時(shí)，其比電容可達(dá)228.29 F/g，但隨著掃速增加，其比電容衰減較快，這是因?yàn)镻Py在充放電過程中，其主鏈會(huì)發(fā)生膨脹/收縮，導(dǎo)致孔結(jié)構(gòu)坍塌，比表面積和比電容下降。循環(huán)壽命測(cè)試發(fā)現(xiàn)：片層結(jié)構(gòu)的PPy容量穩(wěn)定性最高，在2 A/g的電流密度下，循環(huán)充放電1500次，其容量保持率達(dá)到80％。
　　考慮

3、到酸性或堿性條件電化學(xué)聚合的PPy孔結(jié)構(gòu)差距很大，本文還分別在不同pH值下進(jìn)行吡咯的聚合，并測(cè)試了酸性聚合和酸堿交替聚合PPy的電化學(xué)性能，結(jié)果顯示，酸堿交替聚合PPy不僅具有優(yōu)良的導(dǎo)電性，還呈現(xiàn)出規(guī)整的孔結(jié)構(gòu)特征，有利于電解液離子在孔道中傳輸，使電荷傳遞電阻減小，比容量增加。
　　本文還利用水熱法和靜態(tài)化學(xué)氧化法制備了不同質(zhì)量比的PPy/GHs復(fù)合電極材料。PPy/GH15復(fù)合材料的CV曲線呈矩形，具有對(duì)稱的電流-電位特性，證明

4、該復(fù)合材料有良好的導(dǎo)電性及電化學(xué)可逆性。與PPy、GH等一元材料相比，PPy/GH15復(fù)合材料具有更大的比容量、更高的功率密度和更長(zhǎng)的循環(huán)壽命，微觀形貌觀測(cè)表明：PPy/GH15復(fù)合材料中的GH片層結(jié)構(gòu)不僅延緩了PPy降解，提高了孔隙結(jié)構(gòu)的剛度，也有效提升了電極材料的儲(chǔ)電性能。
　　最后，本文還將PPy或PPy/GH復(fù)合物與KOH混合，然后于高溫(700℃)和N2保護(hù)下碳化，制備了三維多孔碳材料。BET測(cè)試表明：兩種碳化材料的比表