石墨烯基復合材料電極的制備及超電容性研究.pdf

1、隨著能源短缺日益嚴峻，高效儲能技術(shù)作為支撐可再生能源發(fā)展的關(guān)鍵戰(zhàn)略性技術(shù)，成為研究熱點。超級電容器作為一種新型儲能裝置備受關(guān)注，而電極材料是超級電容器制備技術(shù)的關(guān)鍵。因此，基于石墨烯的高效儲能材料研究，具有廣闊的應(yīng)用前景和現(xiàn)實意義。本文致力于石墨烯/聚苯胺復合材料的可控制備及其電化學性能研究。
　　以鱗片石墨為原料，采用改進Hummers法制備氧化石墨烯（GO）。采用1 mg/mL的對苯二甲酸（TPA）氨水溶液對其進行改性制備出對

2、苯二甲酸改性氧化石墨烯（TPA-GO）。采用XRD、SEM和FT-IR對GO和TPA-GO的微觀結(jié)構(gòu)和形貌進行了表征。TPA-GO含氧官能團增加，親水性增強，且樣品具有較明顯片層結(jié)構(gòu)，TPA促進了GO層間的剝離。
　　采用化學原位聚合法，成功制備了結(jié)構(gòu)規(guī)整、聚合度良好的聚苯胺（PANI）。探究了GO與PANI不同復合比例（1:3/1:6/1:9）對GO/PANI復合材料微觀結(jié)構(gòu)和形貌的影響。通過XRD、SEM、FT-IR及TG對其

3、微觀結(jié)構(gòu)、形貌和熱穩(wěn)定性進行了表征。確定了GO與PANI最佳復合比例為1:9，GO/PANI1:9復合得更加完全。
　　采用化學原位復合法，按1:9復合比例，成功制備了TPA-GO/PANI1:9復合材料。通過XRD、SEM、FT-IR及TG對其微觀結(jié)構(gòu)、形貌和熱穩(wěn)定性進行了表征。TPA改性后GO由于層間距增大，含氧官能團增多使其與PANI復合得更加完全，且制備的復合材料微觀形貌更加規(guī)整均勻，無明顯團聚，TPA改性明顯改善了GO與

4、PANI復合材料的微觀形貌。
　　研究了水合肼對 GO/PANI1:9和TPA-GO/PANI1:9的還原作用。采用水合肼做還原劑，95℃恒溫反應(yīng)24 h,將 GO/PANI1:9和 TPA-GO/PANI1:9成功還原成rGO/PANI1:9和TPA-rGO/PANI1:9。通過XRD、SEM、FT-IR及TG對還原后的復合材料的微觀結(jié)構(gòu)、形貌和熱穩(wěn)定性進行了表征。還原后的復合材料所帶的官能團明顯減少，但仍保有還原前規(guī)整的形貌，

5、說明水合肼成功地將GO還原成rGO，同時又沒有破壞復合材料的微觀形貌。
　　將GO/PANI1:9、TPA-GO/PANI1:9、rGO/PANI1:9和TPA-rGO/PANI1:9四組復合材料分別制作電極。以復合材料作為工作電極，甘汞電極作為參比電極，鉑電極作為輔助電極，1 M H2SO4溶液作為電解液，采用三電極體系分別測試了循環(huán)伏安曲線和交流阻抗譜。結(jié)果表明：在10 mV/s的掃描速率下，四組復合材料電極的比電容分別為:1