石墨烯_聚吡咯导电复合材料超级电容器电极的制备研究_杜伟

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1、石墨烯_聚吡咯导电复合材料超级电容器电极的制备研究_杜伟４０１０３）卷１７年第１期（４８２０（）文章编号：９７０１０４０１３１２０１７０１０３４１０－－－石墨烯／聚吡咯导电复合材料超级电容器电极的制备研究鞠翔宇１，王美丽１，展　杰２杜　伟１，＊（）烟台大学环境与材料工程学院，山东大学晶体材料研究所，山东烟台２济南２１．４００５；２．０１００６５摘　要：　超级电容器与锂电池相比具有更高的循环稳定性以及更高的能量密度。提高超级电容器电极材料化学稳定性，增大离子吸附比表面积，以获得更好的电化学性能，成为超级电容器研究领域的热点。以湿化学还原法制备的石墨烯为基底，采用原位电化学沉积法制成了石墨烯／聚吡

2、咯导电复合材料超级电容器电极。通过扫描对电极的微观形貌进行了观察，利用电化学工作站对组装的超级电容器电化学性能进行了系电子显微镜（ＳＥＭ）／统表征，同时探讨了沉积浓度和沉积时间对电化学性能的影响。结果表明，在０．２ｍｏｌＬ吡咯溶液中沉积时间为—————————————————————————————————————————————————————／，／聚吡咯导电复合材料电极的比电容可达３表现出优良的超级电容器电化学性能。２２．５ｍｉｎ制备出的石墨烯８Ｆ８ｇ关键词：聚吡咯；导电聚合物；超级电容器　石墨烯；文献标识码：中图分类号：３３２ＡＢ　　Ｔ：／Ｉ１０．３９６９ｉ．ｓｓｎ．１００１－９７３１．

3、２０１７．０１．００５ＤＯｊ］７８－。石墨烯就是一种很好的无机复合来提高其性能［填充涂料，具有优良的延展性、导电性以及高的比表面９］。研究表明，积［碳原子在碳基／聚吡咯纳米复合材料中具有网络传导结构，通过隧道效应可以增加其导电１０］。因性，使其导电性和热稳定性比纯聚吡咯的要好［此以石墨烯为基底，制备石墨烯／聚吡咯导电复合材０　引　言随着社会经济的不断发展，锂电池成为一种重要的高能量密度器件用来维持设备的正常运行，但是当电量耗尽后需要很长的时间去再次充电。为获得快速的功率输出并缩短充电时间，超级电容器逐渐引起人］１２－。超级电容器具有充电速度快，们的广泛关注［能量密度和功率密度高，使用寿命长，使

4、用温度范围广以及料，以获得性能更加优异的超级电容器电极材料成为—————————————————————————————————————————————————————１１］。超级电容器领域研究的热点［常见的石墨烯／聚吡咯复合电极材料多采用电化］１２１３－，得到的物质呈粉末状。学法或多步化学法制备［在制备电容器电极时，为使其附着在电极表面，需要加入少量的粘结剂，引入粘结剂会影响复合电极的电子传输，大大降低离子的迁移能力，影响电极的电化学性１５］。本文在石墨烯电极上采用原位电化学沉积法能［制备出石墨烯／聚吡咯复合电极，制备过程简单，而且不用加入粘结剂，即可得到石墨烯／聚吡咯复合电极材料。无环境污

5、染等优点，弥补了锂电池和普通电容器的不］３４－。根据能量储存机制的不同，足［超级电容器主要分为双电层电容器、赝电容电容器以及混合型超级电容器。双电层电容器是通过电极材料对电荷的静电吸附存储电能，其电化学性能与电极材料的电导率、比表面积和孔结构密切相关；赝电容电容器是通过电极材料快速而可逆的氧化还原反应来储能的，电极材料的理论比电容、导电性、结构形貌等均会显著影响赝电容电容器的电化学性能；混合型超级电容器的一电极为双电层电容器电极或是赝电容电容器电极，而另一电极５］。为电池电极［—————————————————————————————————————————————————————１　实　验６

6、４１１．１　石墨烯电极的制备８１采用Ｈ量取１ｕｍｍｅｒ法制备氧化石墨：０ｍＬ浓２硫酸加入到冰水浴烧杯中搅拌，缓慢加入预氧化后的［，，］电极材料是超级电容器的电化学性能优劣的关键因素。以石墨烯、活性碳等碳材料为代表的双电层电容器电极材料具有相对较高的功率密度、较好的倍率性能以及更为优异的循环稳定性，以聚苯胺、聚吡咯等导电高分子材料为代表的赝电容电容器电极材料具有５］。其中以聚吡咯制备的赝较高的比电容和能量密度［电容电容器电极材料具有导电性能高，抗氧化性能好６］，但是聚吡咯循环寿命短，以及合成制备简单等优势［自放电能力强，在制备过程中单体吡咯溶解性差，使其应用受到了很大限制，因此，通常要将聚吡咯和

7、无机物＊，石墨３ｇ称量１ｎＯ５ｇＫＭ４在冰水浴中缓慢加入到浓　搅拌２ｈ。维持３Ｏ５℃恒温缓慢加入２０ｍＬＨ２Ｓ５４中，去离子水后搅拌２ｈ，再加入０．然７Ｌ去离子水稀释，—————————————————————————————————————————————————————混合液变成亮黄后向溶液加入２０％Ｈ２Ｏ２，０ｍＬ的３色。将溶液过滤并用１０％盐酸充分洗涤后在空气中抽滤得到固体凝胶状的氧化石墨