三维聚苯胺/石墨烯复合材料和氮掺杂石墨烯的研究

发布时间：2022-10-15 13:19

　　超级电容器是一种具有高性能的绿色环保的能量储存装置。对超级电容器的研究主要集中在寻找具有更高电化学性能,更易制备生产的新型电极材料。石墨烯作为电极材料时,因其独特的结构和优良的电学性质受到了广泛的关注和研究。然而,由于结构完整的石墨烯片之间的强烈作用力使得单纯的石墨烯作为电极材料时受到极大的限制。将石墨烯与导电聚合物复合或是对石墨烯掺杂改性均能提高石墨烯材料的电化学性能,是一种解决上述问题的有效途径。基于以上讨论,本文用两种方式形成了石墨烯/聚苯胺复合物和两种途径制备出了高电化学性能的氮掺杂石墨烯。（1）将石墨烯与对苯二胺通过水热反应形成的水凝胶（NGH-10）,然后利用重氮化反应将NGH-10进行功能化改性,最后经过原位聚合形成了聚苯胺共轭接枝石墨烯水凝胶（NGH-PANI-0.01M）。通过Raman,XPS,XRD等测试手段说明了NGH-10具有明显的三维网络结构,结构稳定,且其体积不随水热时间改变而改变;NGH-PANI-0.01M中聚苯胺以共价键的形式接枝到石墨烯上,通过SEM观察发现,聚苯胺以膜的形式附着于石墨烯片层上。通过电化学测试,NGH-10具有较高的电化学性能和稳定... 

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪言
    1.1 超级电容器
        1.1.1 超级电容器的储电机理
        1.1.2 超级电容器的电极材料
    1.2 石墨烯
        1.2.1 石墨烯功能化
    1.3 聚苯胺
        1.3.1 聚苯胺的分子结构
        1.3.2 聚苯胺的导电机理
        1.3.3 聚苯胺的掺杂机制
    1.4 石墨烯/聚苯胺复合物
        1.4.1 石墨烯/聚苯胺的制备方法
    1.5 选题背景和主要研究内容
第二章 实验部分
    2.1 实验仪器
    2.2 实验试剂及规格
    2.3 分析方法
        2.3.1 表征方法
        2.3.2 电化学性能分析
第三章 对苯二胺/石墨烯水凝胶和聚苯胺共轭接枝石墨烯水凝胶的制备和电化学性能研究
    3.1 前言
    3.2 实验步骤
        3.2.1 氧化石墨烯的制备
        3.2.2 石墨烯对苯二胺水凝胶(NGH)的制备
        3.2.3 对苯二胺接枝石墨烯(NGH-PPD)的制备
        3.2.4 石墨烯/聚苯胺水凝胶(NGH-PANI)的制备
        3.2.5 NGH-10和NGH-PANI-0.01M电极的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 结构与表征分析
        3.3.2 电化学性能分析
    3.4 本章小结
第四章 石墨烯/木质素磺酸钠/聚苯胺复合物的制备和电化学性能研究
    4.1 前言
    4.2 实验步骤
        4.2.1 氧化石墨烯的制备
        4.2.2 石墨烯木质素磺酸钠水凝胶的制备
        4.2.3 石墨烯/聚苯胺水凝胶复合物的制备
        4.2.4 样品电极的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 结构与表征分析
        4.3.2 电化学性能分析
    4.4 本章小结
第五章 低温碳化和氮掺杂制备高体积电容的超级电极材料
    5.1 前言
    5.2 实验步骤
        5.2.1 氧化石墨烯的制备
        5.2.2 氮掺杂石墨烯材料的制备
        5.2.3 样品电极的制备
        5.2.4 GOPD_(300)Ni_(1.7) 密度的测量
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 结构与表征分析
        5.3.2 电化学性能分析
    5.4 本章小结
第六章 三维网状氮掺杂石墨烯的制备和电化学性能研究
    6.1 前言
    6.2 实验步骤
        6.2.1 氧化石墨烯的制备
        6.2.2 氮掺杂石墨烯材料的制备
        6.2.3 样品电极的制备
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 结构与表征分析
        6.3.2 电化学性能分析
    6.4 本章小结
结论
参考文献
附录A 攻读硕士学位期间所发表的论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Functionalized graphene oxide based on p-phenylenediamine as spacers and nitrogen dopants for high performance supercapacitors[J]. Yanhong Lu,Yi Huang,Fan Zhang,Long Zhang,Xi Yang,Tengfei Zhang,Kai Leng,Mingjie Zhang,Yongsheng Chen.  Chinese Science Bulletin. 2014(16)
[2]Hemoglobin-biocatalyzed Synthesis of Conducting Molecular Complex of Polyaniline and Lignosulfonate[J]. 胡兴,邹国林.  Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2008(06)



本文编号：3691380