三维多级孔石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及电化学性能

摘要

采用水热法合成聚糠醇(PFA),探究了表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)添加量和反应时间对PFA微观形貌的影响.将改进Hummers法制备的氧化石墨烯(GO)对PFA、泡沫Ni进行包覆,探讨了PFA模板与GO不同质量比的包覆效果.去模板后成功构筑三维大孔石墨烯(3D rGO),3D rGO再经KOH活化获得三维多级孔石墨烯(3D PrGO),3D PrGO经与聚苯胺(PANI)原位复合获得3D PrGO/PANI复合材料.采用XRD、SEM、TEM、FTIR、XPS和比表面(BET)分析法对材料的物相组成、微观结构、形貌、比表面和孔径进行表征,采用循环伏安、恒流充放电、电化学阻抗谱分析了3D PrGO/PANI复合材料的电化学性能.结果 表明:通过控制糠醇、PVP及水的比例,在180℃水热反应24 h成功制备了球径在500 nm左右的PFA微球.在PFA与GO质量比为1∶1时包覆效果最佳.450℃热处理6h成功去除PFA模板并形成400～600 nm左右的大孔,经KOH活化后,在3D PrGO上形成介孔结构.3D PrGO/PANI复合材料在0.5 A/g电流密度下比电容为433 F/g,在1 A/g下1 000次循环充放电之后,3D PrGO/PANI复合材料的比电容保留率为75％,高于纯PANI的69％.