石墨烯/导电聚合物复合纳米电极材料的制备及电化学性能研究

摘要

在众多超级电容器电极材料中,石墨烯高的比表面积,良好的机械特性和优异的导电特性使其在各个领域有着广泛的应用前景,而且石墨烯基的导电聚合物复合材料能够产生很好的协同效应,得到了越来越多科学工作者的关注。本论文在氧化还原法的基础上通过水热还原法制备石墨烯,采用电化学沉积法制备石墨烯/聚苯胺(吡咯)复合材料电极,是一种绿色可控的新方法,并对制备出的电极材料进行了结构表征和性能测试。具体研究内容如下:
　　(1)通过Hummers法制备出氧化石墨,并对氧化石墨进行冷冻干燥,其形貌疏松多孔,呈海绵状。然后将超声分散后的氧化石墨烯进行水热还原。对其结构和形貌进行X射线衍射分析(XRD)和扫描电镜表征(SEM)并对石墨烯电极的电化学性能进行循环伏安,恒电流充放电和电化学阻抗技术测试,结果表明所制备出的石墨烯有很好的双电层电容特性,在电流密度为1A/g时其比电容为103F/g。
　　(2)石墨烯电极在不同苯胺浓度下电沉积不同时间制备出石墨烯/聚苯胺复合材料电极。利用SEM对其形貌进行表征,利用循环伏安,恒电流充放电以及电化学阻抗技术测试其电化学性能。其结果表明在苯胺浓度为0.4mol/L沉积20min时制备出的复合材料电极具有最好的电化学性能,在电流密度为1A/g时其比电容可达425F/g,循环伏安曲线中出现氧化还原峰呈现出了很好的赝电容特性。
　　(3)石墨烯电极在不同吡咯浓度下电沉积不同时间制备出石墨烯/聚吡咯复合材料电极。利用SEM对其形貌进行表征,利用循环伏安,恒电流充放电以及电化学阻抗技术测试其电化学性能。结果表明在吡咯浓度为0.2mol/L沉积22.5min时制备出的复合材料电极具有最好的电化学性能,在电流密度为1A/g时其比电容最大可达388F/g。

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1绪论

1.1引言

1.2超级电容器介绍

1.3石墨烯概述

1.4本论文研究内容及其意义

2实验所用仪器、试剂以及表征手段

2.1实验仪器与试剂

2.2电极材料的结构表征

2.3电化学性能表征

3石墨烯的制备及表征

3.1前言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4本章小结

4石墨烯/聚苯胺复合材料电极的制备与表征

4.1前言

4.2实验部分

4.3石墨烯/聚苯胺复合材料电极的表征

4.4本章小结

5石墨烯/聚吡咯复合材料电极的制备与表征

5.1引言

5.2实验部分

5.3石墨烯/聚吡咯复合材料电极的表征

5.4本章小结

6结论

参考文献

致谢

附录一：攻读硕士学位期间发表的学术论文及专利

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