改性聚苯胺%2f石墨复合材料制备及其电容性能的研究论文

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1、改性聚苯胺／石墨复合材料的制备及其电容性能研究摘要聚苯胺和石墨烯都是近些年来被广泛研究的超电容器电极材料。本文首先以聚苯胺为基础，研究了制备聚苯胺的最佳方法，接着考察了对苯二胺和苯胺共同聚合得到的聚合物的电容特性。此外本文还采用了改进hummers法制备了氧化石墨烯(GO)电容材料，并用GO和苯胺、对苯二胺以原位乳液化学聚合法制备了复合超电容电极材料，采用循环伏安、恒电流充放电、交流阻抗、傅里叶红外光谱、热重分析等方法研究了各种材料的结构、电容性能。研究结果表明：(1)在制备聚苯胺的三种方法中，用乳液体

2、系化学聚合法制备聚苯胺的产率为87．4％，比用水系化学氧化聚合法制备聚苯胺的产率(94．1％)略低，但高于用电化学聚合法的产率(68．9％)；在1M硫酸以1A／g的恒电流密度充放电测试中，乳液聚合法制备的聚苯胺的比电容达到388F／g，高于用水系化学氧化聚合法和电化学聚合法制备的聚苯胺的比电容为281F／g和366F／g；交流阻抗测试进一步显示用乳液法制备的聚苯胺具有最低的电化学传质阻抗，仅为O．75fl。综合评价，用乳液法制备的聚苯胺具有较高的比电容值，乳液法是目前三种方法中的最佳方法。(2)苯胺和对

3、苯二胺以乳液方法聚合得到的电容材料的比电容在一定范围内随着对苯二胺含量百分比的增加而提高，当对苯二胺和苯胺的物质的量比为8：2时，聚合材料的比电容在1A／g时可达550F／g，比单独聚苯胺的比电容提高了162F／g，即得到了大幅度的提高，然而继续增加对苯二胺的含量，聚合物材料的比电容呈现出逐渐下降趋势，直到得到比电容值为303F／g的聚对苯二胺材料，交流阻抗显示其电荷传质阻抗为2．07Q，远高于苯胺和对苯二胺的物质的量比为2：8时的聚合物材料。通过FT-IR和TG研究分析，苯胺和对苯二胺共聚合得到的聚合

4、物材料中既有和聚苯胺相似的导电结构，可以传递电荷，同时材料又新增了大量的鲲环结构，从而大幅提高了聚合物材料的赝电容。(3)采用循环性能较好的氧化石墨烯材料与苯胺、对苯二胺在相同乳液体系下成功地制备了复合材料，复合材料的比电容介于聚合物材料的电容和氧化石墨烯双电层电容之间，当氧化石墨烯含量较低时，复合材料的比电容和聚合物材料的比电容相近，但是循环性能得到了大幅的提高。关键词：聚苯胺；对苯二胺；氧化石墨烯；超级电容器PreparationofModifiedPolyaniline／GrapheneOxide

5、SupercapacitorMaterialsandStudyonTheirCapacitancePropertiesABSTRACTPolyaniline(PANI)andgrapheneoxide(GO)havebothbeenthesupereapacitorelectrodematerialsofextensiveresearchinrecentyears．Inthispaper．severalmethodsofpreparingPANlwerefirstinvestigatedandonebe

6、stmethodwasadopted，thenthepropertiesofthemodifiedpolyanilinepreparedbyanilineandp。phenylenediaminewerealsoexplored．Furthermore，surpercapacitormaterialofgrapheneoxidepreparedbytheimprovedhummers’methodfromthegraphiteWasstudied．Inaddition，grapheneoxide／mod

7、ifiedpolyanilinesupercapacitorcompsitewassynthesizedviasituemulsionpolymerization，andthestructureandcapacitanceperformancesofthesupercapacitormaterialswerestudiedthroughcyclicvoltammetry，galvanostaticcharge-discharge，electrochemicalimpedance，fouriertrans

8、forminfraredspectroscopandthermalgravimetricanalysis．Theresultsareasfollows：(1)Inthethreemethodsofpreparingpolyaniline，themethodofemulsionpolymerization(EMP)possessedahighyieldof86．7％，alittlelowerthantheyield(93．3％)ofwater