基于石墨烯的二氧化锰/聚苯胺纳米棒阵列的制备及其电化学性能研究

发布时间：2021-01-07 06:08

　　近些年,超级电容器由于其高的功率密度、快速的充放电速率以及长的循环使用寿命已经引起了研究者越来越多的兴趣。超级电容器的性能高度依赖于电极材料的性能。目前主要使用的电极材料包括碳材料、金属氧化物以及导电聚合物。在导电聚合物中,聚苯胺（PANI）被认为是最具有应用前景的电极材料。然而,PANI电极材料存在循环稳定性差的问题,为此,PANI与石墨烯（r GO）及二氧化锰（Mn O2）这两种也非常具有前景的材料的二元以及三元复合物得到了研究者的关注。但是现在关于r GO/Mn O2/PANI三元复合物的研究报道非常少,且在有限的报道中,材料的结构都为无序结构,各组分都是随机的组合在一起,这样限制了材料的有效利用。为了进一步改善PANI的稳定性,提高r GO/Mn O2/PANI三元复合物的电化学性能,我们首次设计合成了有序的r GO/Mn O2/PANI纳米棒阵列结构的三元复合物。本文中,我们采用Hummers法制备了氧化石墨（GO）,然后利用水合肼对其进行还原得到r GO。然后将r GO分散液滴涂与玻碳片上得到r GO薄膜。采用循循环伏安（CV）沉积法在r GO表面电沉积Mn O2,最后同样... 

【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】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 超级电容器
        1.2.1 超级电容器的分类及储能机理
        1.2.2 超级电容器的电极材料
    1.3 石墨烯概述
        1.3.1 石墨烯简介
        1.3.2 石墨烯的制备
        1.3.3 石墨烯在电极材料中的应用
    1.4 二氧化锰概述
        1.4.1 二氧化锰简介
        1.4.2 二氧化锰的制备
        1.4.3 二氧化锰在电极材料中的应用
    1.5 聚苯胺概述
        1.5.1 聚苯胺的结构
        1.5.2 聚苯胺聚合机理
        1.5.3 聚苯胺的制备
        1.5.4 聚苯胺的性能及应用
    1.6 复合电极材料研究进展
        1.6.1 碳/金属氧化物
        1.6.2 金属氧化物/导电聚合物
        1.6.3 碳/金属氧化物/导电聚合物
    1.7 本课题的研究目的、意义及内容
        1.7.1 研究目的及意义
        1.7.2 研究主要内容
2 氧化还原法制备石墨烯
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂
        2.2.2 实验仪器
        2.2.3 石墨烯的制备
    2.3 结构与性能表征
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 XRD表征
        2.4.2 拉曼表征
        2.4.3 SEM
        2.4.4 循环伏安测试
        2.4.5 恒流充放电测试
        2.4.6 交流阻抗测试
        2.4.7 不同浓度石墨烯对于成膜的影响
    2.5 小结
3 二氧化锰纳米棒阵列的制备
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 二氧化锰的制备
    3.3 结构与性能表征
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 EDS分析
        3.4.2 石墨烯浓度对于二氧化锰形貌及材料电化学性能的影响
        3.4.3 二氧化锰沉积时间对材料性能影响
    3.5 小结
4 基于石墨烯的二氧化锰/聚苯胺纳米棒阵列的制备及其电化学性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂
        4.2.2 实验仪器
        4.2.3 石墨烯/二氧化锰/聚苯胺纳米棒阵列的制备
    4.3 结构与性能表征
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 微观结构表征
        4.4.2 电化学性能测试
    4.5 小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录A. 作者攻读硕士学位期间发表的论文目录


【参考文献】：
期刊论文
[1]超疏水导电聚苯胺的界面聚合[J]. 王亮,丁春梅,朱英,万梅香,江雷.  高等学校化学学报. 2012(06)
[2]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)
[3]磁场及反应条件对十二烷基苯磺酸掺杂聚苯胺聚合成膜速率的影响[J]. 马利,严俊,甘孟瑜,仇伟,罗来正,李建凤.  化学学报. 2008(16)
[4]聚苯胺及其复合物对重金属离子的高效吸附性能[J]. 李新贵,窦强,黄美荣.  化学进展. 2008(Z1)
[5]聚苯胺纳米纤维的界面聚合法合成及电化学电容行为[J]. 赖延清,卢海,张治安,李晶,李劼,刘业翔.  中南大学学报(自然科学版). 2007(06)
[6]原位聚合沉积聚苯胺薄膜及其电致变色性能[J]. 张如根,陶雪钰,魏琦,宫超坤,吴其晔.  功能高分子学报. 2007(04)
[7]导电高分子材料聚苯胺的研究进展[J]. 周媛媛,余旻,李松,李蕾.  化学推进剂与高分子材料. 2007(06)
[8]酶催化水溶性导电聚苯胺的模板导向合成与表征[J]. 沈玉萍,孙建中,吴剑刚,周其云.  高校化学工程学报. 2006(03)
[9]掺杂硫酸浓度对聚苯胺膜性能的影响[J]. 李晓霞,许鹏程.  电子元件与材料. 2006(03)
[10]湿法制备纳米二氧化锰及其电化学性能的研究[J]. 常照荣,刘院英,汤宏伟,李云平.  河南师范大学学报(自然科学版). 2006(01)

硕士论文
[1]石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及在超级电容器中的应用[D]. 张伟.北京化工大学 2012



本文编号：2962058