石墨烯-聚二氧乙基噻吩復(fù)合材料的制備和性質(zhì)研究.pdf

1、電化學(xué)電容器是一種具有高能量密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命且對(duì)環(huán)境友好的新型儲(chǔ)能元件,其中電極材料是決定超級(jí)電容器儲(chǔ)能性能最重要的因素。石墨烯具有非常大的比表面積和優(yōu)異的導(dǎo)電性,開(kāi)放的表面和規(guī)整的層片結(jié)構(gòu)有利于加快離子的吸脫附速度,這些結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的優(yōu)勢(shì)都使得它成為了最有潛力的電極材料。聚二氧乙基噻吩(PEDOT)不僅能產(chǎn)生較大的贗電容,而且具有高電導(dǎo)率、良好的光熱穩(wěn)定性等優(yōu)良特性。本論文以研究高性能的復(fù)合材料電極為目標(biāo),設(shè)計(jì)并制備了幾種高容量的石墨烯

2、/PEDOT(GE/PEDOT)復(fù)合電極材料,系統(tǒng)研究了它們的構(gòu)效之間的關(guān)聯(lián),闡明了它們各自的電化學(xué)性能特點(diǎn)。具體內(nèi)容如下:
　　 (1)在乙腈體系中,采用原位聚合法合成了氧化石墨烯(GEO)/PEDOT復(fù)合物,之后再對(duì)GEO/PEDOT進(jìn)行還原,即得GE/PEDOT復(fù)合產(chǎn)物。采用多種表征手段對(duì)不同聚合時(shí)間的產(chǎn)物進(jìn)行了物化表征。研究結(jié)果表明聚合12h的產(chǎn)物形貌分布均勻,電化學(xué)性能最好。PEDOT球形納米粒子牢固地負(fù)載在石墨烯片上

3、,其比容量在堿液中高達(dá)652F/g,比同條件下單一組分的都高。
　　 (2)在乙腈體系中,采用原位聚合法直接在石墨烯片上負(fù)載PEDOT,制備得到針狀PEDOT負(fù)載的GE/PEDOT復(fù)合材料。所得復(fù)合產(chǎn)物與間接法所得產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了比較。結(jié)果表明,直接法所得產(chǎn)物的性能較好。將其用作超級(jí)電容器電極材料,在堿液中比容量高達(dá)795F/g,電極的內(nèi)阻較小,能量密度49Whkg-1。
　　 (3)在水體系中,采用先原位聚合后還