聚苯胺/石墨烯复合电极材料的制备及其电化学性能研究
聚苯胺因具有优良的导电性能而不断被研究应用于各种复合材料，但其无序的短纤维状或球状形貌结构导致它循环稳定性差，这一缺点限制了它的发展。而石墨烯的二维晶体结构具有的优良导电性能、巨大比表面积等特性，使它成为一种良好的填充材料，石墨烯基复合材料也成为科研领域的研究热点，本论文把聚苯胺和石墨烯进行复合，从而在保证复合材料的导电性能的同时能克服聚苯胺的缺点，同时大大提高复合材料的电容量。 本论文首先采用电解剥离法制备了石墨烯分散液，进而通过循环伏安法使用石英微晶天平一步电沉积制备聚苯胺/石墨烯复合电极材料。复合材料经扫描电镜进行了形貌表征;并采用循环伏安、恒流充放电以及电化学阻抗对复合材料进行了电化学性能分析。具体内容主要包括以下几个方面: (1)石墨烯分散液的制备:以石墨纸为原料，采用电解剥离法制备石墨烯分散液。这种制备方法过程简单，结果表明所制备的分散液中不含有氧化石墨烯，大部分为少层石墨烯，且得到的石墨烯分散液稳定性很好。 (2)恒电位法吸附石墨烯片:本论文也对恒电位法吸附石墨烯做了一定的探讨。结果表明，当给石墨烯分散液施加电压为0.8V时，可以使石墨烯吸附在金电极的表面。吸附时间为2h，添加表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠时，薄膜质量为0.46μg。 (3)聚苯胺与石墨烯层层复合:用循环伏安法扫描2圈制备聚苯胺层，然后用恒电位吸附法制备石墨烯层。循环伏安测试结果表明，吸附石墨烯后，复合材料的电流平台得到明显的提高，体现了石墨烯对复合材料电容性能的贡献。 (4)聚苯胺/石墨烯复合电极材料的制备及性能研究:将制备好的石墨烯分散液与苯胺单体溶液按一定比例混合，用循环伏安法电沉积制备聚苯胺/石墨烯复合电极材料，改变石墨烯和苯胺单体的配比以及添加不同的表面活性剂，可获得电化学性能不同的复合材料。扫描电镜照片表明石墨烯在复合材料中层层堆积，一层球状的聚苯胺均匀分布在石墨烯片上。循环伏安测试结果表明，当添加十二烷基苯磺酸钠为表面活性剂，扫描圈数为5，扫描电位范围是-0.1～1.0 V，扫描速度为10 mV·s-1时，金电极上的薄膜质量为4.66μg。聚苯胺/石墨烯复合电极材料的比电容为1738 F·g-1。当表面活性剂为对甲基苯磺酸钠时，相同条件下，金电极上的薄膜质量为2.26μg。聚苯胺/石墨烯复合电极材料的比电容为1927 F·g-1，均高于相同条件下聚苯胺和氧化石墨烯或单层石墨烯复合。
复合电极材料;聚苯胺;石墨烯;制备工艺;电化学性能
中国海洋大学
硕士
材料学
王玮
2015
中文
TM242;TM205.1
69
2016-01-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）