三維石墨烯-聚苯胺復(fù)合材料的制備及其超級(jí)電容器性能研究.pdf

1、超級(jí)電容器作為介于普通電容器和電池之間的儲(chǔ)能器件，因其高功率密度、快速的充放電速率、較穩(wěn)定的循環(huán)壽命、操作安全等優(yōu)點(diǎn)吸引了很多人的研究興趣。其性能提高的關(guān)鍵就在于工作電極材料，超級(jí)電容器電極材料的研究主要分為碳材料、金屬氧化物、導(dǎo)電聚合物。石墨烯作為雙電層電容性的碳材料，具有較其它碳材料性能突出的優(yōu)點(diǎn)，如超高比表面積、出色的導(dǎo)電性、制備成本低且可大批量生產(chǎn)，潛在應(yīng)用前景廣泛。導(dǎo)電聚苯胺作為贗電容性的電極材料，具有比貴金屬氧化物成本低且在

2、充放電過(guò)程中快速的摻雜/去摻雜速率帶來(lái)的高贗電容，廣受科研學(xué)者的研究。
　　本文就是選取三維石墨烯和聚苯胺作為超級(jí)電容器中的電極材料來(lái)研究的。通過(guò)利用三維石墨烯的超高比表面積和優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度在復(fù)合材料中起著承載材料作用，加之自身良好的導(dǎo)電性特點(diǎn)，企圖與具有超大贗電容性的聚苯胺復(fù)合形成集兩種組分優(yōu)點(diǎn)于一身的三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，探索具有優(yōu)異電化學(xué)性能的三維石墨烯/聚苯胺雜化電極制備工藝。
　　首先采用自蔓延高溫合成法、濃硫酸蔗糖碳

3、化法和高溫管式爐蔗糖碳化法研究反應(yīng)物碳源及濃度參數(shù)以制備比電容較高的三維石墨烯；并從聚合時(shí)間、干燥方式、熱處理、反應(yīng)硫酸濃度幾個(gè)工藝參數(shù)來(lái)研究化學(xué)氧化聚合制備高比電容性能的聚苯胺。在工藝參數(shù)確定條件下，調(diào)控石墨烯濃度，將上述三種三維石墨烯與聚苯胺復(fù)合得到電化學(xué)性能改善的雜化電極材料。結(jié)果表明：以碳酸鈣為碳源自蔓延高溫合成、蔗糖與石墨烯質(zhì)量配比8的濃硫酸碳化和配比為2的高溫碳化合成的三維石墨烯，其雙電層性能較好；在0.1 M硫酸濃度下聚合