三維石墨烯-聚苯胺復合材料的制備及其超級電容器性能研究.pdf

1、超級電容器作為介于普通電容器和電池之間的儲能器件，因其高功率密度、快速的充放電速率、較穩(wěn)定的循環(huán)壽命、操作安全等優(yōu)點吸引了很多人的研究興趣。其性能提高的關(guān)鍵就在于工作電極材料，超級電容器電極材料的研究主要分為碳材料、金屬氧化物、導電聚合物。石墨烯作為雙電層電容性的碳材料，具有較其它碳材料性能突出的優(yōu)點，如超高比表面積、出色的導電性、制備成本低且可大批量生產(chǎn)，潛在應用前景廣泛。導電聚苯胺作為贗電容性的電極材料，具有比貴金屬氧化物成本低且在

2、充放電過程中快速的摻雜/去摻雜速率帶來的高贗電容，廣受科研學者的研究。
　　本文就是選取三維石墨烯和聚苯胺作為超級電容器中的電極材料來研究的。通過利用三維石墨烯的超高比表面積和優(yōu)異的機械強度在復合材料中起著承載材料作用，加之自身良好的導電性特點，企圖與具有超大贗電容性的聚苯胺復合形成集兩種組分優(yōu)點于一身的三維空間網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，探索具有優(yōu)異電化學性能的三維石墨烯/聚苯胺雜化電極制備工藝。
　　首先采用自蔓延高溫合成法、濃硫酸蔗糖碳

3、化法和高溫管式爐蔗糖碳化法研究反應物碳源及濃度參數(shù)以制備比電容較高的三維石墨烯；并從聚合時間、干燥方式、熱處理、反應硫酸濃度幾個工藝參數(shù)來研究化學氧化聚合制備高比電容性能的聚苯胺。在工藝參數(shù)確定條件下，調(diào)控石墨烯濃度，將上述三種三維石墨烯與聚苯胺復合得到電化學性能改善的雜化電極材料。結(jié)果表明：以碳酸鈣為碳源自蔓延高溫合成、蔗糖與石墨烯質(zhì)量配比8的濃硫酸碳化和配比為2的高溫碳化合成的三維石墨烯，其雙電層性能較好；在0.1 M硫酸濃度下聚合