高品质石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及电化学性能研究

发布时间：2016-11-21 18:03

  本文关键词：聚苯胺复合材料的制备及电化学性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

《湖南大学》 2012年

高品质石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及电化学性能研究

张小娟  

【摘要】：超级电容器，又叫电化学电容器，是近年来出现的一种环境友好型储能元件，其性能介于传统电容器和电池之间，，具有高能量密度、高容量、高功率密度、工作温度范围宽、循环寿命长和无污染零排放等特点。导电高分子是一类很重要的超级电容器电极材料，其中聚苯胺是一种重要的结构型导电高分子，由于其优良的导电性能和稳定性而得到广泛研究，而纯聚苯胺由于循环稳定性差等缺点限制了其应用发展。石墨烯由于其独特的电学、力学性能成为一种良好的填充材料，并成为人们研究的热点。把石墨烯与聚苯胺复合则能克服聚苯胺的缺点，并能大大提高其电容量。 本文采用液相剥离法，将经过NMP处理的石墨在DMF溶液中进行超声剥离，制备出稳定分散的高品质石墨烯分散液。通过原位化学氧化聚合的方法制备了石墨烯/聚苯胺合材料，并通过改变聚合条件得到不同的复合材料，利用扫描电镜、透射电镜、拉曼光谱、X射线衍射等测试手段对材料进行了表征。并采用恒电流充放电和循环伏安方法测试其电化学性能。本论文研究的主要内容和结果如下： （1）石墨烯分散液的制备：这种通过液相剥离石墨制备石墨烯的方法过程简单，得到的石墨烯分散液稳定性好，并且石墨烯拉曼图显示其D峰和G峰强度比值为0.46，即得到的石墨烯品质较高。 （2）石墨烯/聚苯胺复合材料的结构和电化学性能：研究表明，石墨烯在复合材料中均匀分散，并且石墨烯片层的两侧都附着有聚苯胺。在6mol·L~(-1)KOH溶液中分别通过循环伏安与恒电流充放电实验研究石墨烯/聚苯胺复合材料的电化学性能，探讨了石墨烯添加量对复合材料电化学性能的影响。结果显示，石墨烯/聚苯胺复合电极表现出明显的法拉第准电容特性，且比电容都比纯聚苯胺电极高。当扫描速度为5mV·s~(-1)时，和纯聚苯胺的比电容量95F·g~(-1)相比，18％（wt）石墨烯/聚苯胺复合材料比电容量提高到312F·g~(-1)。在100mV·s~(-1)的扫描速率下经过800次循环后，18％（wt）石墨烯/聚苯胺复合材料的电容量仍保持90%左右，表现出良好的循环稳定性。

【关键词】：
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TB332
【目录】：

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