氧化石墨烯锰氧化物pani三元复合电极材料的制备及性能研究

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1、硕士学位论文氧化石墨烯／锰氧化物／PANl三元复合电极材料的制备及性能研究作者：姚添元指导教师：郝青丽教授南京理工大学Master’SDegreeDissertationSynthesisandPropertiesofGrapheneOxide／Manganeseoxide／PolyanilineCompositesZ’nyuanlanvuan刚D1IAU。SupervisedbyProfQingliHAONanjingUniversityofScience&TechnologyMarch，2014声明本学位论文是我

2、在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。研究生签名：硕士学位论文氧化石墨烯／锰

3、氧化物／PANI三元复合电极材料的制备及性能研究摘要碳材料、锰氧化物以及聚苯胺(PANI)是三种常用的超级电容器电极材料。本文采用软化学方法将氧化石墨烯(GO)、锰氧化物以及PANI复合形成三元复合材料，采用后续的绿色还原，获得还原GO(RGO)与锰氧化物以及PANI的三元复合材料(RGOM)。采用傅里叶转换红外光谱仪(FT-IR)、能谱定量分析仪(EDS)、X射线衍射分析仪(XIm)、拉曼光谱分析仪(Raman)、透射电镜(TEM)分析复合材料的微观结构与形貌，利用电化学工作站及蓝电测试系统测试复合材料的电化学性能

4、，得出以下结论：(1)分别以高锰酸钾为氧化剂，苯胺为还原剂，采用一步法常温下制备GO／Mn02／PANI(GOM)三元复合电极材料。这种三元复合材料的微观结构呈片层状。这种三元复合电极材料具有良好的电化学性能，其比电容最高可达到323．8F·g-1，在充放电600圈以后材料的比电容保持率为76％。(2)在90℃的水热和常压条件下，分别用4M和8M的NaOH处理GOM，获得了三种RGOM三元复合电极材料。三种还原后的RGOM复合材料中的锰氧化物均在不同程度上表现出一维纳米纤维状结构，而反应条件越苛刻(如水热法或高浓度碱

5、处理)越有利于这种纤维状结构的形成。在90℃条件下，还原后的复合材料最大比电容可达到333．8F·g～，在循环850圈后比电容保持率为73％。(3)在120℃水热条件下，4MNaOH处理得到了表面光滑的纳米纤维结构的RGOM4复合材料。而用8MNaOH处理获得的RGOM5则呈表面粗糙的“刀鞘式”纳米纤维结构。这种特殊的纳米纤维结构使得RGOM5复合材料表现出优越的电化学性能，其比电容可以达到343．8F·g～，且充放电循环800圈后的比电容保持率仍为100％，说明稳定性很好。RGOM5是一种良好的超级电容器电极材料。

6、关键词：GO，锰氧化物，PANI，三元复合，超级电容器Abstract硕士学位论文Carbon，manganeseoxideandpolyanilinearethreekindsofcommonlyusedmaterialsforsupercapacitors．Inthisthesis，aternarynanocompositeofgrapheneoxide(GO)／manganeseoxide／polyaniline(PANI)(GOM)waspreparedbysoftchemicalmethods，andits

7、reducedcompositesobtainedunderdifferentconditionswerestudied．Fouriertransforminfraredspectrometer(FT-IR)，energydispersivespectrometer(EDS)，X—raydiffractionanalyzer(XRD)，Ramanspectrumanalyzer(Raman)andtransmissionelectronmicroscopy(TEM)wereusedtoanalyzethemicros

8、tructureandmorphologyofthecompositematerials．ElectrochemicalworkstationandLandbatterysystemwereusedfortestingelectrochemicalproperties．Themainresultsareasfollows：(1)Agraphen