层层自组装法制备石墨烯/聚苯胺复合电极及其超电容性能研究

发布时间：2021-09-25 20:42

　　聚苯胺（PANI）因具有超高比电容最有希望成为超级电容器的电极材料,但在充放电过程中因自身体积变化引起比电容下降,较低的电导率使得PANI电极倍率性能差,温度过高会破坏PANI电极的结构,因此本文将石墨烯（RGO）与PANI通过层层自组装法制备了均匀分散的（RGO/PANI）n复合薄膜,利用RGO超高电导率、优异的机械性能及耐热性能改善PANI存在的上述问题,然后将复合薄膜机械研磨制备成电极材料以研究其超电容性能。本文具体研究内容及结果如下:以石墨为原料,采用氧化还原法制备了RGO。借助FTIR、XRD、SEM等测试方法研究了氧化剂用量、反应时间对氧化石墨烯（GO）结构的影响。确定了制备带部分羧基RGO的最优工艺为高锰酸钾与石墨的质量比为3:1,反应时间为2h,用氨水调节GO溶液的pH为8时,用水合肼还原GO。基于以上研究,将因羧基电离而带负电的RGO与用盐酸掺杂得到的带正电荷PANI通过层层自组装法制备出（RGO/PANI）n复合薄膜。采用Zate电位、SEM等测试方法研究了组装液浓度、组装时间、组装液pH值对（RGO/PANI）n复合薄膜结构的影响。确定了制备分散性良好的（RGO/... 

【文章来源】：西安科技大学陕西省

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.5层层自组装过程示意图

图 2.3RGO 制备实物图与表征外光谱（FTIR）是鉴别有机特征官能团的有效方法之一，论文中主要采用北京第310 傅立叶红外光谱仪来测定有机物中特征官能团的变化以判断件：扫描波数范围为 4000～500cm-1。片法：将 KBr 烘干，在研钵中研磨成超细粉末，取少量于磨具中压Br 进行测试以消除空气及杂质对测试样品造成的干扰，然后将再次压片制样，采用同样的方法对样品进行制样，以测试样品结的特征基团。 射线衍射（XRD）衍射（XRD）通常用于测定材料的物相组成、晶体结构、微晶力。本文采用日本岛津生产的 7000S 型 X 射线衍射仪分析样品层层间距可以通过式（2.1）计算。实验条件：Cu-Ka 靶，波长为 0

实验条件：加速电压为 200kV，点分辨率为 0.35nm。2.2 结果与讨论Hummers 法制备 GO 是以天然鳞片石墨（纯度为 98%）、浓硫酸、浓硝酸、氧化高锰酸钾为主要原料，分别经过低温插层，中温反应，高温水解三个阶段制备出了 GO高锰酸钾用量、反应时间、反应温度都会对 GO 结构产生影响，进而影响 RGO 的性能考虑到高锰酸钾氧化性较强，反应温度过高会引起爆炸，而对于化学反应，时间与温具有一定的关联性。因此，本文以中温反应温度 35℃为氧化温度，研究了高锰酸钾用与反应时间对 GO 结构的影响，以制备出具有高性能的 RGO。2.2.1 高锰酸钾用量对 GO 结构的影响为了研究氧化剂用量对 GO 结构的影响，在其它条件（中温反应温度为 35℃，中反应时间为 2h）相同的前提下，以 2 份天然鳞片石墨为原料，利用强氧化剂氧化法制了 GO，分析了氧化剂（高锰酸钾）用量为 2 份、4 份、6 份、8 份分别对 GO 结构的响，制备的 GO 分别标记为 GO-2、GO-4、GO-6、GO-8。


本文编号：3410408