石墨烯负载新型п-共轭聚合物纳米复合电极材料的合成及其超级电容特性

摘要

采用γ射线辐照还原技术获得易分散石墨烯(GNS),并以其为载体,以樟脑磺酸为掺杂剂和软模板,借助化学氧化聚合方法制备出分级孔结构的石墨烯负载聚(1,5-二氨基蒽醌)(GNS@PDAA)纳米复合材料.运用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、拉曼光谱(Raman)、原子力显微镜(AFM)、能谱仪(EDS)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和电化学测试等手段研究了不同GNS/DAA质量比对GNS@PDAA复合材料的形貌、结构及超级电容特性的影响.研究表明,当DAA/GNS质量比为6/1时,借助п—п堆叠和网络限域作用,PDAA以20-40 nm纳米颗粒的形式牢固沉积于石墨烯表面,材料内部存在大量10-30 nm尺寸的介孔.该GNS@PDAA复合材料在0.5A·g-1时呈现最高的比电容(398.7 F·g-1),优异的倍率特性(在50A·g-1下比电容保持率为71％)和非常好的循环性能(20000次循环后比电容损失仅为8.3％).进而证实了GNS@PDAA复合材料所组装的超级电容器具有优异的串并联特性.