聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的改性及其在超级电容器中的应用

摘要

本论文是通过利用化学合成法制备氧化石墨烯,以及光辅助-费顿法来制备的石墨烯量子点,并将它们与吡咯单体在低温下进行原位聚合,获得聚吡咯/氧化石墨烯、聚吡咯/石墨烯量子点复合材料。随着氧化石墨烯、石墨烯量子点的加入,吡咯单体以氧化石墨烯、石墨烯量子点为软模板,聚合生长成不同于纯聚吡咯形貌的聚合物。同时,还尝试了当表面活性剂(CTAB)加入后,聚吡咯/氧化石墨烯的形貌、电化学性质变化趋势。实验中采用了场发射电子显微镜(FESEM)、红外(FT-IR)、X射线衍射分析(XRD)和热重(TGA)对复合物的表面形貌、结构进行表征。证明复合材料是通过化学键合方式结合,材料制备成功。最后通过机械冷压法将制备的复合物压成圆片电极,测定并分析材料的电容性能及循环稳定性。
　　结果表明,表面活性剂CTAB的加入并没有明显提高材料的电容性能。但是,GQD的加入显著提高了材料的比电容和循环稳定性,当PPY和GQD质量比为50:1所制得的复合物的比电容量为485F/g,同时在两千次循环之后,比电容量只降低了大约2％。聚吡咯/石墨烯量子点的高比容量及优异的循环稳定性使其在电化学超级电容器的应用中非常有竞争力。为了进行对比,我们还制备了同比例同样条件下的PPY/GO复合材料以及纯PPY。基于本文研究所得,我们相信该PPY/GQD复合材料在未来的超级电容器及新型混合能源领域将有重要应用。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 超级电容器概述

1.3 超级电容器地常用表征方法

1.4 超级电容器相关的研究进展

1.5 超级电容器地市场和发展前景

1.6 本文研究目地及意义

第二章 材料及仪器

2.1 实验中所需原料

2.2 实验设备与参数

2.3 氧化石墨烯(GO)地制备

2.4 石墨烯量子点(GQD)地制备

第三章 PPY/GO 复合材料地制备及利用 CTAB 对其改性

3.1 引言

3.2 实验

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 PPY/GQD 复合材料地制备及电容性质研究

4.1 引言

4.2 实验

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 PGQD10、PG10 及纯 PPY 电化学性质对比

5.1 引言

5.2 实验

5.3 结果与讨论

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间科研成果及所获奖励