高分子修飾石墨烯材料的制備及其電學(xué)性能的研究.pdf

1、石墨烯自被發(fā)現(xiàn)以來受到了廣泛的關(guān)注，其巨大的比表面積和良好的導(dǎo)電能力預(yù)示著石墨烯作為一種新型碳材料在電子、儲(chǔ)能領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價(jià)值。
　　 解決石墨烯制備、應(yīng)用過程中的團(tuán)聚問題，一直是石墨烯領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。水相氧化還原法是制備石墨烯的重要方法之一，以該方法得到的石墨烯微片以極低的濃度分散于水中。但要獲得有應(yīng)用價(jià)值的石墨烯材料，需將石墨烯水分散液濃縮提取。在濃縮提取過程中，石墨烯極易重疊團(tuán)聚而失去應(yīng)用價(jià)值。
　　 常規(guī)方法

2、合成的石墨烯在作為電極材料應(yīng)用過程中團(tuán)聚較大，難以發(fā)揮其比表面積大的優(yōu)勢。本文用親水性高分子聚丙烯酰胺和聚異丙基丙烯酰胺改性石墨烯，通過抽濾濃縮制備出高分子改性石墨烯自支撐薄膜。聚丙烯酰胺和聚異丙基丙烯酰胺改性后的石墨烯自支撐膜能夠表現(xiàn)出較高的吸水率和很好的重復(fù)吸水性，聚丙烯酰胺和聚異丙基丙烯酰胺存在與石墨烯薄膜層間能有效減少石墨烯的團(tuán)聚，在不同的掃描電壓下改性的石墨烯薄膜都表現(xiàn)出了良好的循環(huán)穩(wěn)定性，表現(xiàn)出了良好雙電層電容器特性，并且聚

3、丙烯酰胺改性后的石墨烯自支撐膜具有較高的比電容，聚異丙基丙烯酰胺改性后的石墨烯自支撐膜比電容可以達(dá)到273.8F/g，表現(xiàn)出良好的儲(chǔ)能能力。石墨烯摻雜導(dǎo)電高分子可以提高石墨烯的電容。本文還采用了苯胺對石墨烯自支撐膜做了原位聚合改性，聚苯胺改性后的石墨烯薄膜表現(xiàn)出了贗電容的特性，反應(yīng)時(shí)間會(huì)直接影響酸摻雜的聚苯胺的導(dǎo)電性，研究表明苯胺聚合的時(shí)間在6-24h之間時(shí)改性石墨烯薄膜都表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性和較高的比電容可以達(dá)到326.7F/g。<

4、br>　　 為了進(jìn)一步保證石墨烯的分散穩(wěn)定性，避免制備應(yīng)用過程中的團(tuán)聚，本文還制備出的石墨烯/聚丙烯酰胺互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠和石墨烯/聚異丙基丙烯酰胺互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠。親水性高分子形成的三維互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能在體系中對石墨烯形成立體支撐，能更有效避免石墨烯的團(tuán)聚。將石墨烯/聚合物互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠用作超級(jí)電容器的電極，親水性高分子和聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能有效阻礙因石墨烯團(tuán)聚而引起比表面積降低，并且通過親水性聚合物網(wǎng)絡(luò)使電解質(zhì)與石墨烯表面充分浸潤，提高石墨烯