学片状聚吡咯氧化石墨烯复合材料的制备及电化性能

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1、040462015年第4期(46)卷文章编号:1001-9731(2015)04-04046-05*片状聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制备及电化学性能韩永芹，郭义，申明霞，段鹏鹏，曾少华，袁宗阳(河海大学力学与材料学院材料系，南京210098)2摘要:通过原位聚合在低温条件下(－10℃)制备量羟基与环氧基团以及位于GO片边缘sp杂化碳原具有片状微结构的聚吡咯(PPy)/氧化石墨烯(GO)子上大量的羧基与羰基官能团使GO很容易分散于水［5-6］复合材料，利用傅里叶红外光谱仪(FT-IＲ)，扫描电子中。同时，这些含氧官能团使GO片可与小极性分显微镜(SEM)对复合

2、材料进行结构表征的基础上，利子或聚合物产生强烈相互作用而形成GO复合材料。用循环伏安(CV)、恒流充放电(GC)、电化学阻抗技术目前，PPy/GO复合材料的研究主要集中于复合［7-10］(EIS)测试复合材料的电化学性能。FT-IＲ结果表明材料导电性能的提高，很少有关于复合材料比电复合材料中GO与PPy存在相互作用;SEM结果表明容提高的报道，我们的前期研究工作表明投料比对［11］复合材料显示为亚微米片状结构形貌;CV、GC、EIS电PPy/GO复合材料的电化学性能有一定影响，但化学分析表明，与纯聚吡咯及氧化石墨烯相比，复合材PPy/GO复合材料的比电容仍有

3、待提高。本文采用原料显示出优越的电容特性。当电流密度保持在1A/g位氧化聚合法在低温(－10℃)条件下制备了具有片状时，复合材料的比电容可达319F/g，比GO(9F/g)和结构的PPy/GO复合材料，并对复合材料的电容行为PPy(167F/g)的比电容都要高，该复合材料可用作潜进行研究。在的超级电容器电极材料。2实验关键词:氧化石墨烯;聚吡咯;复合材料;电化学性能中图分类号:O646文献标识码:A2．1原料DOI:10．3969/j．issn．1001-9731．2015．04．009吡咯单体:减压蒸馏后于黑暗处低温储存，德国Aldrich公司;石墨粉:3

4、25目，山东平度石墨有限公司;1引言高锰酸钾:分析纯，南京化学试剂有限公司;硝酸钠:分随着新能源领域的技术进步和行业发展，储能技析纯，上海仁宇化工有限公司;H2O2(30%):分析纯，术越来越受到各方重视，成为解决未来新能源产业发上海顺强生物科技有限公司;过硫酸铵(APS):分析展的关键环节。超级电容器是一种介于电池与传统电纯，上海凌峰化学试剂有限公司;1，5-萘二磺酸(1，5-容器之间的新型储能器件，兼具两者的优点，具有功率NDA):化学纯，国药集团化学试剂有限公司。密度高、能量密度高、充电时间短、使用寿命长和对环2．2GO的制备［12］境无污染等优点。作

5、为一种绿色环保、性能优异的新利用改进的Hummers方法制备GO。在干燥的型储能器件，超级电容器在国防、军工、电动汽车、电烧杯中加入230mL98%的浓硫酸并将其冷却至0℃，脑、移动通信等众多领域有着广泛应用。加入10g石墨粉搅拌均匀后缓慢加入30gKMnO4和导电聚合物因其成本低而备受关注，具有较大比5gNaNO3，并保持反应温度在0～4℃。所得混合物表面积的导电聚合物被认为是超级电容器的理想电极于0～4℃搅拌1d后于室温下放置4d。然后，将250材料，适用于此类电容器的导电聚合物有:聚吡咯mL去离子水缓慢加入混合物中，最后加入1L去离子(PPy)、聚苯胺

6、(PANI)、聚噻吩及其衍生物。在众多水并加入100mL5%H2O2溶液终止反应。将反应样导电聚合物中，PPy因其高的电导率、有趣的氧化还原品用离心机进行分离，并用5%的HCl溶液和去离子2－性能、环境稳定性以及可通过化学或电化学方法易于水反复清洗直至利用BaCl2检测不到SO4，然后利用［1-3］制备等优点成为近年来的研究热点。氧化石墨是丙酮清洗3～4次并在60℃的烘箱中干燥24h得到产一种在机械能的作用下可在高度极性溶剂介质(例如物。［4］水)中脱层为氧化石墨烯(GO)的二维层状材料。2．3PPy的制备最近，GO因其独特的结构与性能引起了研究者们的极将0

7、．25mmol1，5-NDA溶于15mL水后加3大兴趣。锚在单层GO片表面sp杂化碳原子上的大入10mL乙醇(防冻)中，在－10℃恒温槽中搅拌30*基金项目:江苏省自然科学基金青年基金资助项目(BK20140841);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2014B00914)收到初稿日期:2014-07-10收到修改稿日期:2014-10-22通讯作者:韩永芹，E-mail:yongqinhan@126．com作者简介:韩永芹(1976－)，女，山东沂水人，讲师，博士，主要从事导电聚合物纳米复合材料研究。韩永芹等:片状聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制备及电

8、化学性能04047－1mim后将1mmol(70μL