三维石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及电化学性能研究

发布时间：2025-01-08 23:24

　　石墨烯具有优良的导电率,高的理论比表面积和优异的机械性能,被认为是最有应用前景的电极材料,然而,在实际应用中石墨烯由于自身的堆积作用使得其理论比表面积不能完全被利用。聚苯胺因其具有环境和化学稳定性好,易合成,高的导电率,快速可逆氧化还原状态和高的理论比电容等优点而备受青睐,但是,在循环充放电过程中,由于PANI自身体积的膨胀与收缩而造成体积的改变,从而严重降低了其电化学稳定性。为此,将PANI与石墨烯复合,制备出石墨烯/PANI复合材料是有效解决上述问题的方法。本论文采用原位聚合的方法,调控两者之间的组成与结构,获得具有优良电化学性能的三维石墨烯/聚苯胺复合材料,主要内容如下:(1)利用水热还原的方法,将氧化石墨烯分散液(GO)自组装形成三维石墨烯气凝胶(GA),并对产物采用XRD、FT-IR、Raman、TGA、SEM等方法进行结构表征,同时对气凝胶的电化学性能进行了探讨分析。研究结果表明,当浓度为7mg/mL时,石墨烯气凝胶的电化学性能最佳,它的CV曲线呈矩形,表现出双电层电容性能,比电容值达到291F/g,而且电阻很小,具有优异的循环稳定性,在经过2000次循环充放电,比电容值仍能...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1双电容和赝电容电荷储能机理图

图1.1双电容和赝电容电荷储能机理图.2超级电容器的特点作为新型的电化学能源储存装置，超级电容器在现有的电容器与电池之间，成功成为种储能装备的二次电源。与传统电容器、电池相比较，超级电容器具有以下优点[19（1）功率密度高，适用于高脉冲环境下的高功率要求。超级电容器的功率密....

图1.2超级电容器与电池性能的对比

赝电容电容器的比电容值将会远远大于双电层电容器[14,15,16,17,18]。图1.1双电容和赝电容电荷储能机理图1.2.2超级电容器的特点作为新型的电化学能源储存装置，超级电容器在现有的电容器与电池之间，成功成为结合了两种储能装备的二次电源。与传统电容器、电池相比较，超....

图2.1GO的制备流程图

实验采用了改进型Hummmers法[66]制备了氧化石墨烯分散液（GO），具体实1）鳞片石墨的氧化：首先精确称量3g鳞片石墨和18g高锰酸钾，将两者混合，将500mL的三口烧瓶放置到冰水浴之中，使周围环境达到0°C左右，缓慢瓶中，并开始搅拌；然后量取360mL....

图2.4GA的合成示意图

图2.4GA的合成示意图.1FT-IR分析过对石墨烯气凝胶形成机理的分析后，为了研究样品的还原程度，我们对GO和FT-IR光谱测试。从图2.5中，可以看到GO中具有明显的官能团特征吸收m-1处存在的较宽的谱峰对应GO中H2O的伸缩振动和弯曲振动[70....

本文编号：4024780