石墨烯/聚苯胺空心球纳米复合材料的制备及其在超级电容器中的应用
发布时间：2020-12-14 13:27
超级电容器与其它二次电池相比具有高的功率密度、优异的循环稳定性、快的充放电速率以及操作安全等优良特性,近些年来吸引了国内外研究者越来越多的兴趣。在众多的赝电容电极材料中,聚苯胺（PANI）由于其快速的氧化还原速率、较高的理论赝电容、较低的成本以及简易的合成工艺等优点,被认为是极具潜力的电极材料,吸引了研究者们的广泛关注。但是,PANI不可避免的具有循环稳定性差的缺陷,为了解决这一问题,研究者致力于制备PANI与碳材料或者金属氧化物的复合物。RGO/PANI复合材料由于具有充-放电速率快、比表面积大、电化学窗口宽、化学稳定性好、比电容高以及环境友好等优点,在众多的纳米复合材料中脱颖而出。空心结构的PANI,与其它形貌的PANI相比,由于能够提供更高的比表面积以及为离子和电荷提供更短的传输路径,因此在超级电容器电极材料的应用上更具优势。然而,到目前为止,关于空心结构的PANI与RGO复合材料的研究报道仍然非常有限。因此,本文设计并制备了一种新颖的三明治纳米结构的RGO/PANI-HS复合材料。本文采用St?ber溶胶-凝胶法制备了直径为430 nm的SiO2微球,通过APTES作为偶联剂对...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
石墨烯结构示意图
图 1.2 氧化还原法制备石墨烯示意图[33]。ematic illustration of the preparation of graphene by reduction of grap沉积法相沉积法是指以含碳化合物为前驱体（例如甲烷、乙烷等相当高的温度条件下发生高温化学分解反应，从而生成热反应条件，使热解碳原子在金属基体表面经过成核、重排学气相沉积法制备石墨烯，根据石墨烯生长机理的不同，第一类是表面生长机制，这类通常使用铜等具有较低溶碳长基体；第二类是渗碳析碳机制，与第一类相反这类通常量的金属作为石墨烯生长基体。化学气相沉积法制备出来电导率、高的电子迁移率以及良好的透明性等优点，同时实现规模化生产大面积和高质量的石墨烯。因此，化学气后的商业化应用中提供了一条有效地途径。生长法
构还不是完全正确的。1987 年，我国科学家王佛松等人通过红外光谱和拉曼光谱等表征手段，确认了聚苯胺结构中醌环的存在，并证明了苯环、醌环的比例为 3：1[51]。几乎在同一时间，MacDiarmid 也修正了自己前期的观点，进一步提出了聚苯胺结构由苯式-醌式两种结构单元共同构成，并且这两种结构单元能够通过氧化还原反应相互转化[52]，这一观点后来被人们广泛接受。聚苯胺的分子结构模型如图 1.3 所示，其由还原单元（a）和氧化单元（b）两种结构单元所构成，其中 y 值的大小（0≤y≤1）代表聚苯胺的氧化还原程度，因此 y 值的大小直接影响着聚苯胺的特性，例如颜色、结构、电导率等。y 的取值主要有 1、0 以及 0.5 三种形式：y=1 对应聚苯胺的完全还原态的全苯式结构（Leucoemeraldine，LE）；y=0 对应着聚苯胺的完全氧化态的“苯-醌”交替结构（Pemigraniline，PE）；y=0.5 对应着聚苯胺的苯醌比为 3：l 的半氧化半还原结构（Emeraldine base，EB）。其中完全还原态和完全氧化态下的 PANI，无论其掺杂与否均为绝缘体；而在 0<y<1 的任何一种状态下，PANI 都能通过质子酸掺杂，从而由绝缘体变为导体，并且仅当 y=0.5 时掺杂态的 PANI 导电性最好。
【参考文献】：
期刊论文
[1]BRAF V600E Mutation as a Predictive Factor of Anti-EGFR Monoclonal Antibodies Therapeutic Effects in Metastatic Colorectal Cancer: a Meta-analysis[J]. Qi Wang,Wei-guo Hu,Qi-bin Song,Jia Wei. Chinese Medical Sciences Journal. 2014(04)
[2]石墨烯制备的方法、特性及基本原理[J]. 胡忠良,蒋海云,赵学辉,李娜,丁燕鸿. 材料导报. 2014(11)
[3]石墨烯-聚苯胺杂化超级电容器电极材料[J]. 陈仲欣,卢红斌. 高等学校化学学报. 2013(09)
[4]石墨烯的制备研究进展[J]. 袁小亚. 无机材料学报. 2011(06)
[5]一维聚苯胺纳米材料的制备方法研究进展[J]. 程忠玲. 高分子通报. 2010(06)
[6]聚苯胺的合成与聚合机理研究进展[J]. 徐浩,延卫,冯江涛. 化工进展. 2008(10)
[7]苯胺在十二烷基苯磺酸/水体系中的乳液聚合过程研究[J]. 丁砚,杨继萍. 高分子学报. 2008(03)
[8]聚苯胺导电材料的制备及表征[J]. 孙文兵. 化工新型材料. 2007(04)
[9]导电聚苯胺纳米管的界面法合成[J]. 苏碧桃,佟永纯,白洁,董娜,敏世雄,佘世雄. 西北师范大学学报(自然科学版). 2006(05)
[10]导电聚苯胺的合成、结构、性能和应用[J]. 景遐斌,王利祥,王献红,耿延候,王佛松. 高分子学报. 2005(05)
本文编号：2916483
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
石墨烯结构示意图
图 1.2 氧化还原法制备石墨烯示意图[33]。ematic illustration of the preparation of graphene by reduction of grap沉积法相沉积法是指以含碳化合物为前驱体（例如甲烷、乙烷等相当高的温度条件下发生高温化学分解反应，从而生成热反应条件，使热解碳原子在金属基体表面经过成核、重排学气相沉积法制备石墨烯，根据石墨烯生长机理的不同，第一类是表面生长机制，这类通常使用铜等具有较低溶碳长基体；第二类是渗碳析碳机制，与第一类相反这类通常量的金属作为石墨烯生长基体。化学气相沉积法制备出来电导率、高的电子迁移率以及良好的透明性等优点，同时实现规模化生产大面积和高质量的石墨烯。因此，化学气后的商业化应用中提供了一条有效地途径。生长法
构还不是完全正确的。1987 年，我国科学家王佛松等人通过红外光谱和拉曼光谱等表征手段，确认了聚苯胺结构中醌环的存在，并证明了苯环、醌环的比例为 3：1[51]。几乎在同一时间，MacDiarmid 也修正了自己前期的观点，进一步提出了聚苯胺结构由苯式-醌式两种结构单元共同构成，并且这两种结构单元能够通过氧化还原反应相互转化[52]，这一观点后来被人们广泛接受。聚苯胺的分子结构模型如图 1.3 所示，其由还原单元（a）和氧化单元（b）两种结构单元所构成，其中 y 值的大小（0≤y≤1）代表聚苯胺的氧化还原程度，因此 y 值的大小直接影响着聚苯胺的特性，例如颜色、结构、电导率等。y 的取值主要有 1、0 以及 0.5 三种形式：y=1 对应聚苯胺的完全还原态的全苯式结构（Leucoemeraldine，LE）；y=0 对应着聚苯胺的完全氧化态的“苯-醌”交替结构（Pemigraniline，PE）；y=0.5 对应着聚苯胺的苯醌比为 3：l 的半氧化半还原结构（Emeraldine base，EB）。其中完全还原态和完全氧化态下的 PANI，无论其掺杂与否均为绝缘体；而在 0<y<1 的任何一种状态下，PANI 都能通过质子酸掺杂，从而由绝缘体变为导体，并且仅当 y=0.5 时掺杂态的 PANI 导电性最好。
【参考文献】：
期刊论文
[1]BRAF V600E Mutation as a Predictive Factor of Anti-EGFR Monoclonal Antibodies Therapeutic Effects in Metastatic Colorectal Cancer: a Meta-analysis[J]. Qi Wang,Wei-guo Hu,Qi-bin Song,Jia Wei. Chinese Medical Sciences Journal. 2014(04)
[2]石墨烯制备的方法、特性及基本原理[J]. 胡忠良,蒋海云,赵学辉,李娜,丁燕鸿. 材料导报. 2014(11)
[3]石墨烯-聚苯胺杂化超级电容器电极材料[J]. 陈仲欣,卢红斌. 高等学校化学学报. 2013(09)
[4]石墨烯的制备研究进展[J]. 袁小亚. 无机材料学报. 2011(06)
[5]一维聚苯胺纳米材料的制备方法研究进展[J]. 程忠玲. 高分子通报. 2010(06)
[6]聚苯胺的合成与聚合机理研究进展[J]. 徐浩,延卫,冯江涛. 化工进展. 2008(10)
[7]苯胺在十二烷基苯磺酸/水体系中的乳液聚合过程研究[J]. 丁砚,杨继萍. 高分子学报. 2008(03)
[8]聚苯胺导电材料的制备及表征[J]. 孙文兵. 化工新型材料. 2007(04)
[9]导电聚苯胺纳米管的界面法合成[J]. 苏碧桃,佟永纯,白洁,董娜,敏世雄,佘世雄. 西北师范大学学报(自然科学版). 2006(05)
[10]导电聚苯胺的合成、结构、性能和应用[J]. 景遐斌,王利祥,王献红,耿延候,王佛松. 高分子学报. 2005(05)
本文编号：2916483
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