基于石墨烯-導電聚合物復合材料的制備與性能研究.pdf

1、石墨烯的單原子層二維碳原子晶體結構使其具有優(yōu)異的導電導熱性、超強的力學性質以及巨大的比表面積，在許多高新技術領域，如光電子、儲能、催化、傳感等方面都表現(xiàn)出很好的應用前景。另一方面，導電聚合物由于其獨特的導電性、豐富的電化學及光學性質，引起了人們廣泛地研究興趣。本論文利用石墨烯與導電聚合物以不同方式復合，制備了超級電容器的電極材料和電存儲器的活性層材料，基于上述復合材料的原型器件表現(xiàn)出優(yōu)異的性能:
　　以水熱還原的三維石墨烯水凝膠(

2、GH)為載體，電化學共沉積聚苯胺(PANI)薄膜，通過改變沉積時間來調控PANI薄膜厚度，成功制備了一系列不同PANI含量的GH/PANI復合材料，應用于電化學電容器。研究結果表明，沉積時間為1200s的樣品(GH/PANI1200，PANI的含量為29wt％)，綜合性能最佳。在2.2A/g的充放電速率下，GH/PANI1200的整體比電容量高達692F/g;隨著速率增大至130A/g，比電容顯示為475F/g，保持率達68％;在4A/

3、g下循環(huán)1000次，比電容損失25％。GH/PANI的電容器件在電容量、快速充放電性能和能量功率密度等方面都優(yōu)于GH。這主要歸功于GH具有優(yōu)異的力學性能，三維多孔的網(wǎng)絡結構，可作為復合體系的骨架材料，改善贗電容物質PANI的力學性能，同時GH又結合PANI的大電容量和高能量密度，形成協(xié)同效應，提升復合體系的綜合性能。
　　利用簡單溶液共混的方法制備了十六烷基胺修飾石墨烯(GO-HDA)與聚3-己基噻吩(P3HT)的納米復合材料，并

4、通過溶液旋涂工藝得到了具有三明治結構(ITO//GO-HAD/P3HT//Al)的電雙穩(wěn)存儲器件。該器件顯示出典型的雙穩(wěn)態(tài)電開關性能和非易失、可重寫的存儲效應。研究結果顯示，開啟電壓為1.5V時，ON/OFF態(tài)的電流比達到了105;大氣環(huán)境下，該復合材料的電存儲器件無論是ON態(tài)還是OFF態(tài)，在1V（讀取電壓）的恒定電壓或連續(xù)脈沖電壓下，都能夠保持穩(wěn)定狀態(tài)。通過對雙穩(wěn)態(tài)下的電流傳輸模式進行分析，推斷出該復合材料的電開關機制為P3HT和GO