聚苯胺（氧化）石墨烯复合材料的制备及其电性能的研究

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1、（申请工学硕士学位论文）聚苯胺/(氧化)石墨聚苯胺/(氧化)石墨烯复合材料的烯复合材制备及其电性能的研究料的制备及其电学性能的研究培养单位：材料科学与工程学院汤学科专业：材料学淑芬研究生：汤淑芬武指导教师：吴力立副教授汉理工大学2014年5月万方数据分类号密级UDC学校代码10497学位论文题目聚苯胺/（氧化）石墨烯复合材料的制备及其电性能的研究英文Preparationofpolyanilion/(oxide)graphenecomposite题目materialandstudyoftheirelectrica

2、lproperties研究生姓名汤淑芬姓名吴力立职称副教授学位博士指导教师单位名称材料科学与工程学院邮编430070申请学位级别工学硕士学科专业名称材料学论文提交日期2014.05论文答辩日期2014.05学位授予单位武汉理工大学学位授予日期答辩委员会主席何培新评阅人庞金兴王成刚2014年5月万方数据独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的

3、学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。（保密的论文在解密后

4、应遵守此规定）研究生（签名）：导师（签名）：日期万方数据武汉理工大学硕士学位论文中文摘要石墨烯（GE）是由碳原子堆积而成的一种单层二维蜂窝状晶体结构的碳质材料，由于其特有的性质，使其成为了材料科学和凝聚物理等诸多领域中最为热门的研究前沿。聚苯胺也以其电化学可逆性，良好的热稳定性以及其独特的掺杂和脱掺杂现象等，成为了现在研究中获得突飞猛进的导电高分子材料之一。本文主要围绕聚苯胺/(氧化)石墨烯复合材料的制备、不同的掺杂酸和溶剂体系对复合材料电性能的影响、探索了一种新型的氧化石墨烯的还原方法以及它对复合材料的性能的影

5、响，具体内容如下：（1）聚苯胺(PANI)/氧化石墨烯（GEO）复合材料的制备及反应条件的优化处理：GEO表面含有羟基，环氧基和羧基等含氧官能团，能够在水中形成稳定悬浮液，并对单体形成吸附，提供反应生长点。借助于此，采用原位聚合法，在苯胺单体中引入GEO，制备了有较高电学性能的电化学电容器电极材料PANI/GEO复合材料。通过实验得出：最佳反应时间6h，最佳反应温度为0℃。在此条件下，通过电化学性能测试，在50mv/s的扫描速率下，比电容可以达到472.2F/g。（2）探讨了不同的掺杂酸（盐酸、苯磺酸、对甲苯磺酸

6、）对PANI/GEO进行掺杂或共掺杂时，对复合材料电性能的影响，通过对一系列产物的电性能的测试得出：盐酸的掺杂效果最好，在10mv/s时，比电容可达到553.8F/g。（3）在前人的基础上，系统的研究了溶解度参数不同的四种溶剂体系（丙酮，乙醇，乙二醇，氮氮二甲基甲酰胺）对PANI/GEO电性能的影响。通过电学性能的测试可以得出：丙酮为溶剂体系，当V丙酮：V水=3:10时，PANI/GEO比容量在50mv/s的扫描速率下可达到662.3F/g，具有最大比电容，且表现出混合型电容器的特征，且具有较好的循环稳定性。在此

7、条件下制得的PANI/GEO具有比其他文献制得的复合材料更高的比电容。（4）探索了一种新型还原性氧化石墨烯的制备方法：塔拉粉是一种绿色无毒，且具有较好溶解性的抗氧化剂，用它来还原GEO后，得到具有较好稳定性的还原性GEO水溶液。通过实验得出：最佳反应时间6h，最佳反应温度80℃。2用紫外分光计测得此条件下制得的还原性GEO的比表面积为389.4m/g，与相同2条件下肼还原石墨烯的比表面积（1029.7m/g）相比，塔拉粉只能部分的还原GEO，但它能使还原后的石墨烯溶液较稳定的存在一段相对较长的时候。（5）将PAN

8、I分别与塔拉粉还原的氧化石墨烯(GE-1)和肼还原石墨烯（GE-2）1万方数据武汉理工大学硕士学位论文进行复合,对得到的复合材料的进行电学性能测试。通过测试得出：在30mv/s时，PANI/GE-1比容量为263.7F/g，PANI/GE-2比容量为683.6F/g，故作为电极材料来说，GE-1对比电容的贡献比GE-2要差很多。关键词：聚苯胺，氧化石墨烯，石墨烯，电性能2