石墨烯復(fù)合材料在超級(jí)電容器中的應(yīng)用研究.pdf

1、超級(jí)電容器作為一種新型儲(chǔ)能器件，其充放電效率高、比電容大、循環(huán)穩(wěn)定性好且綠色環(huán)保，成為近年來的研究熱點(diǎn)。石墨烯具有較大的比表面積，良好的力、電、光、熱學(xué)性能，在諸如傳感器、鋰電池、催化劑、超級(jí)電容器等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。聚苯胺是一種有機(jī)導(dǎo)電聚合物，石墨烯/聚苯胺復(fù)合材料用于超級(jí)電容器電極材料時(shí)，會(huì)產(chǎn)生贗電容效應(yīng)使其電極性能有較大的提高。本論文致力于開發(fā)一種制備方法簡單、高效，電化學(xué)性能優(yōu)異的石墨烯/聚苯胺復(fù)合材料電極，取得的主要進(jìn)展如下

2、:
　　1.本論文采用三種改良的Hummers法制備了氧化石墨，將它們記為GO-1、GO-2和GO-3。區(qū)別在于GO-1的氧化時(shí)間最長，GO-3的氧化劑用量最少，GO-2的氧化時(shí)間和氧化劑用量在二者之間。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，GO-2法制備的氧化石墨片層間距適中，結(jié)構(gòu)有序性較好，所帶的羥基、羧基、環(huán)氧基等官能團(tuán)較多，綜合考慮其結(jié)構(gòu)和形貌，GO-2法制備的氧化石墨有利于與聚苯胺復(fù)合制備氧化石墨烯/聚苯胺復(fù)合材料。
　　2.本論文采

3、用不同的氧化劑原位聚合合成聚苯胺，L-PANI法中氧化劑為過硫酸銨，與苯胺單體的物質(zhì)的量比為1∶1，W-PANI法中氧化劑為二氧化錳，與An的質(zhì)量比為1∶1。其中，L-PANI法合成的聚苯胺呈短棒狀結(jié)構(gòu)，孔徑分布均勻，沒有發(fā)生嚴(yán)重的層疊現(xiàn)象。將GO-2法制備的氧化石墨粉體在鹽酸中分散形成氧化石墨烯分散液，采用L-PANI法制備氧化石墨烯/聚苯胺復(fù)合材料。對(duì)該復(fù)合材料進(jìn)行了紅外光譜分析、X射線衍射分析、掃描電鏡分析和熱重分析，結(jié)果表明聚苯

4、胺分布在氧化石墨烯片層的邊緣，有新的C-N-C生成。
　　3.采用普通化學(xué)還原法和水熱還原法及不同的還原劑對(duì)氧化石墨烯/聚苯胺復(fù)合材料進(jìn)行還原，兩種方法分別記為HrG/PANI和SrG/PANI。通過紅外光譜分析、X射線衍射分析、掃描電鏡分析和熱重分析發(fā)現(xiàn)，兩種方法都能夠較好的將氧化石墨烯中含氧官能團(tuán)還原，由于SrG/PANI法得到的復(fù)合材料在高溫高壓下進(jìn)行，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)被破壞，綜合考慮，HrG/PANI法要比SrG/PANI法得