改性聚苯胺-石墨復(fù)合材料的制備及其電容性能研究.pdf

1、聚苯胺和石墨烯都是近些年來被廣泛研究的超電容器電極材料。本文首先以聚苯胺為基礎(chǔ)，研究了制備聚苯胺的最佳方法，接著考察了對苯二胺和苯胺共同聚合得到的聚合物的電容特性。此外本文還采用了改進(jìn)hummers法制備了氧化石墨烯(GO)電容材料，并用GO和苯胺、對苯二胺以原位乳液化學(xué)聚合法制備了復(fù)合超電容電極材料，采用循環(huán)伏安、恒電流充放電、交流阻抗、傅里葉紅外光譜、熱重分析等方法研究了各種材料的結(jié)構(gòu)、電容性能。
　　研究結(jié)果表明：
　

2、　(1)在制備聚苯胺的三種方法中，用乳液體系化學(xué)聚合法制備聚苯胺的產(chǎn)率為87.4％，比用水系化學(xué)氧化聚合法制備聚苯胺的產(chǎn)率(94.1％)略低，但高于用電化學(xué)聚合法的產(chǎn)率(68.9％)；在1M硫酸以1A/g的恒電流密度充放電測試中，乳液聚合法制備的聚苯胺的比電容達(dá)到388F/g，高于用水系化學(xué)氧化聚合法和電化學(xué)聚合法制備的聚苯胺的比電容為281 F/g和366 F/g；交流阻抗測試進(jìn)一步顯示用乳液法制備的聚苯胺具有最低的電化學(xué)傳質(zhì)阻抗，僅

3、為0.75Ω。綜合評價(jià)，用乳液法制備的聚苯胺具有較高的比電容值，乳液法是目前三種方法中的最佳方法。
　　(2)苯胺和對苯二胺以乳液方法聚合得到的電容材料的比電容在一定范圍內(nèi)隨著對苯二胺含量百分比的增加而提高，當(dāng)對苯二胺和苯胺的物質(zhì)的量比為8:2時(shí)，聚合材料的比電容在1A/g時(shí)可達(dá)550F/g，比單獨(dú)聚苯胺的比電容提高了162F/g，即得到了大幅度的提高，然而繼續(xù)增加對苯二胺的含量，聚合物材料的比電容呈現(xiàn)出逐漸下降趨勢，直到得到比電

4、容值為303F/g的聚對苯二胺材料，交流阻抗顯示其電荷傳質(zhì)阻抗為2.07Ω，遠(yuǎn)高于苯胺和對苯二胺的物質(zhì)的量比為2:8時(shí)的聚合物材料。通過FT-IR和TG研究分析，苯胺和對苯二胺共聚合得到的聚合物材料中既有和聚苯胺相似的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，可以傳遞電荷，同時(shí)材料又新增了大量的鯤環(huán)結(jié)構(gòu)，從而大幅提高了聚合物材料的贗電容。
　　(3)采用循環(huán)性能較好的氧化石墨烯材料與苯胺、對苯二胺在相同乳液體系下成功地制備了復(fù)合材料，復(fù)合材料的比電容介于聚合物材