石墨烯聚苯胺四氧化三钴复合材料的制备及电化学性能研究

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2、或撰写过的研巧成果，也不包含为获裤天津大学或其化教盲机构的学惊或证一书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。＇＇■■学位论文作者签名：Ｉ丢等ｔ签字日期：年去月巧日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大举可皆、将学位论文的今：部或部分內森编入有关溃掘库讲杆檢索、，井采用影印缩印或扫描等复制手段保存、汇编科供查阔和借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘。（

3、保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名；签字日期＿＾：２化责年丈日：衣月日签皆呵字期年月日Ｗ石墨烯/聚苯胺/四氧化三钴复合材料的制备及电化学性能研究PreparationandElectrochemicalPerformanceofGraphene/PANI/Co3O4Composite学科专业：应用化学研究生：李子轩指导教师：张卫国副教授天津大学化工学院学院二零一五年五月中文摘要碳材料、金属氧化物和导电聚合物是最常用作超级电容器电极的三种材料，以石墨烯为导电基体，与金属氧化物

4、或导电聚合物复合，制备具有协同效应的复合材料是提高电极材料综合电化学性能的主要方法。本文设计了一种制备三元复合材料的合成方法，制备出石墨烯/聚苯胺/Co3O4复合材料，并研究其电化学性能。以氧化石墨烯为原料，通过两步法制备石墨烯/聚苯胺/Co3O4复合材料，利用XRD、Raman、FTIR、XPS、SEM等对复合材料的结构、形貌、组成等进行表征，结果表明，所制备的三元复合材料整体呈片层框架结构，其中聚苯胺较好地维持了石墨烯的二维片层结构，同时Co3O4均匀分散在石墨烯片层表面。电化学测试表明，复合材料在Na2SO4溶液

5、中主要呈现双电层电容特性，0.5A/g充放电电流下比电容为153F/g，循环1000次后保持率为60%，而在KOH溶液中复合材料同时呈现赝电容与双电层电容特性，比电容为220F/g（电流密度为0.5A/g），经1000次充放电循环后比电容稳定在250F/g。为改善聚苯胺导电性下降问题，采用异步法和同步法分别对聚苯胺进行Co2+掺杂，FTIR和SEM测试表明，Co2+对聚苯胺进行赝质子化掺杂，且对聚苯胺微观形貌影响较小。电导率测试发现，Co2+掺杂对聚苯胺电导率影响明显。在此基础上对石墨烯/聚苯胺/Co2+3O4复合材料

6、中聚苯胺进行Co掺杂，XPS测试表明，异步掺杂后复合材料中PANI掺杂率为16%，和未掺杂处理的复合材料相应值近似，而同步掺杂后掺杂率提高至28%。电化学性能测试表明，掺杂处理后复合材料法拉第界面电荷传递电阻分别降至0.386Ω和0.102Ω，异步掺杂和同步掺杂处理后复合材料倍率性均有不同程度提高，500mV/s扫速下相应电容保持率分别为未掺杂的1.38倍和1.82倍。关键词：石墨烯聚苯胺四氧化三钴两步法电解液掺杂ABSTRACTCarbonmaterial,metaloxideandconductivepolymer

7、wereusedforsupercapactiorasmainlythreekindselectrodematerial.Astheconductivematerial,graphenewascompositedwithmetaloxideorconductivepolymerwhichcouldimprovetheintegratedelectrochemicalperformanceofcompositematerialbysynergisticeffect.Therefor,wedesignedanewmetho

8、d(two-stepmethod)tosynthesizethereducedgrapheneoxide(RGO)/PANI/Co3O4ternarycomposite,anditselectrochemicalpropertieswerealsostudied.Grapheneoxidewasusedtopreparegraph