不同还原条件下RGO/PANI复合材料电容性能研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:jishume
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超级电容器,即电化学电容器,作为一种介于普通电容器与二次电池之间的新型能源储存器件,具有高功率密度、长循环寿命、无污染零排放及快速充-放电等优点,近几年来引起了科学研究的热潮。决定超级电容器性能的关键部分为其电极材料,因而寻找一种导电率高、可逆性好的电极材料是当前研究的重点。聚苯胺(PANI)是一种传统的电极材料,但因其循环稳定性差,在实际应用中受到诸多限制。碳材料因其优异的性能,期望其可以作为聚合物纳米复合材料的一种功能化成分。还原的氧化石墨烯(RGO)既保留了氧化石墨烯(GO)的部分含氧官能团又使其导电性得到了恢复,其发现为超级电容器提供了良好的电极材料。本文通过改进的Hummers法制备出氧化石墨,然后对其超声剥离、硼氢化钠还原得到还原的氧化石墨烯。最后,将还原的氧化石墨烯与苯胺单体进行原位聚合制备出RGO/PANI复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱测试仪(FT-IR)和紫外-可见吸收光谱(UV-vis)等测试技术对复合材料的形貌、官能团等进行了表征,采用循环伏安法考察了复合材料的比电容、倍率特性及循环稳定性。结果表明:(1)采用原位聚合法成功制备出RGO/PANI复合材料,PANI纳米纤维均匀地分布在还原的氧化石墨烯上;(2)随着RGO还原程度的提高,材料的比电容先升高后降低。当RGO的还原程度较低时,其导电率较低,所以材料的比电容较低。当RGO的还原程度提高时,其导电率提高且含有一定量的官能团,不仅降低了PANI的团聚、提供了双电层电容,同时作为集流体促进了电子的移动。当还原程度继续提高时,含氧官能团较少,苯胺的聚合位点少,生成的PANI链过长,团聚增加;(3)随着不同还原程度RGO的加入,材料的倍率特性及循环稳定性提高。这可能是由于RGO的加入可以作为弹性缓冲器以适应聚苯胺链的体积改变。
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