石墨烯基超級電容器復(fù)合材料的制備與表征.pdf

1、本實驗利用二維材料石墨烯作為基底，分別通過表面活性劑作用下的原位氧化法和乳液聚合法實現(xiàn)了石墨烯和導(dǎo)電聚合物的復(fù)合，通過水熱法實現(xiàn)了石墨烯和金屬氧化物Mn3O4的復(fù)合，并對構(gòu)建的納米復(fù)合材料作為超級電容器電極材料進(jìn)行了一系列的研究。
　　 首先我們在表面活性劑作用下通過原位氧化聚合制備得到了石墨烯/聚吡咯復(fù)合材料。掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡照片顯示，在制各的復(fù)合電極中，直徑約為20nm的納米棒狀或球狀聚吡咯分子長鏈均勻的分散負(fù)

2、載在石墨烯片層上，石墨烯與聚吡咯形成三維開放孔狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)有利于帶電粒子擴散到電極界面發(fā)生吸脫附和電化學(xué)反應(yīng)。傅里葉紅外變換光譜和X射線衍射曲線也表明聚吡咯與石墨烯成功復(fù)合。進(jìn)一步的電化學(xué)測試結(jié)果表明，由于石墨烯的加入，提高了復(fù)合電極的電導(dǎo)率，從而使制備的復(fù)合電極具優(yōu)異的電容性能，以200mA/g的電流在1MNa2SO4中進(jìn)行恒流充放電時，最高質(zhì)量比容量為213F/g。
　　 其次，本課題通過乳液法制備得到了石墨烯/聚吡咯復(fù)合

3、材料。傅里葉紅外變換光譜和X射線衍射分析顯示，聚吡咯同樣的與石墨烯構(gòu)建了復(fù)合電極。掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡照片也驗證了這一結(jié)論，石墨烯導(dǎo)電骨架上均勻布滿了納米長纖維狀聚吡咯分子。循環(huán)伏安等電化學(xué)測試結(jié)果顯示，復(fù)合電極表現(xiàn)出了優(yōu)良的電容性能，這是由于石墨烯和聚毗咯兩種不同的超級電容器電極材料的良性協(xié)同作用所致。以200mA/g的電流恒流充放電時，質(zhì)量比容量可達(dá)326F/g。
　　 最后，水熱制備得到的石墨烯/Mn3O4納米復(fù)

4、合材料中，X射線衍射、掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡等研究表明，尺寸約為20nm的Mn3O4納米顆粒均勻分布在石墨烯片層上，石墨烯同樣作為導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)存在。復(fù)合材料的電化學(xué)測試進(jìn)一步表明，雙電層電容材料石墨烯和法拉第準(zhǔn)電容材料Mn3O4對電容器的比容量有協(xié)同貢獻(xiàn)作用，以100mA/g在1MNa2SO4溶液中充放電時，復(fù)合材料的比容量可達(dá)174.5F/g，石墨烯作為導(dǎo)電基底不僅提高了復(fù)合電極的導(dǎo)電性，也大大提高了復(fù)合電極的循環(huán)穩(wěn)定性，50次恒