學(xué)片狀聚吡咯氧化石墨烯復(fù)合材料的制備及電化性能

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1、040462015年第4期(46)卷文章編號:1001-9731(2015)04-04046-05*片狀聚吡咯/氧化石墨烯復(fù)合材料的制備及電化學(xué)性能韓永芹，郭義，申明霞，段鵬鵬，曾少華，袁宗陽(河海大學(xué)力學(xué)與材料學(xué)院材料系，南京210098)2摘要:通過原位聚合在低溫條件下(－10℃)制備量羥基與環(huán)氧基團(tuán)以及位于GO片邊緣sp雜化碳原具有片狀微結(jié)構(gòu)的聚吡咯(PPy)/氧化石墨烯(GO)子上大量的羧基與羰基官能團(tuán)使GO很容易分散于水［5-6］復(fù)合材料，利用傅里葉紅外光譜儀(FT-IＲ)，掃描電子中。同時，這些含氧官能團(tuán)使GO片可與小極性分顯微鏡(SEM)對復(fù)合

2、材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征的基礎(chǔ)上，利子或聚合物產(chǎn)生強(qiáng)烈相互作用而形成GO復(fù)合材料。用循環(huán)伏安(CV)、恒流充放電(GC)、電化學(xué)阻抗技術(shù)目前，PPy/GO復(fù)合材料的研究主要集中于復(fù)合［7-10］(EIS)測試復(fù)合材料的電化學(xué)性能。FT-IＲ結(jié)果表明材料導(dǎo)電性能的提高，很少有關(guān)于復(fù)合材料比電復(fù)合材料中GO與PPy存在相互作用;SEM結(jié)果表明容提高的報道，我們的前期研究工作表明投料比對［11］復(fù)合材料顯示為亞微米片狀結(jié)構(gòu)形貌;CV、GC、EIS電PPy/GO復(fù)合材料的電化學(xué)性能有一定影響，但化學(xué)分析表明，與純聚吡咯及氧化石墨烯相比，復(fù)合材PPy/GO復(fù)合材料的比電容仍有

3、待提高。本文采用原料顯示出優(yōu)越的電容特性。當(dāng)電流密度保持在1A/g位氧化聚合法在低溫(－10℃)條件下制備了具有片狀時，復(fù)合材料的比電容可達(dá)319F/g，比GO(9F/g)和結(jié)構(gòu)的PPy/GO復(fù)合材料，并對復(fù)合材料的電容行為PPy(167F/g)的比電容都要高，該復(fù)合材料可用作潛進(jìn)行研究。在的超級電容器電極材料。2實驗關(guān)鍵詞:氧化石墨烯;聚吡咯;復(fù)合材料;電化學(xué)性能中圖分類號:O646文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A2．1原料DOI:10．3969/j．issn．1001-9731．2015．04．009吡咯單體:減壓蒸餾后于黑暗處低溫儲存，德國Aldrich公司;石墨粉:3

4、25目，山東平度石墨有限公司;1引言高錳酸鉀:分析純，南京化學(xué)試劑有限公司;硝酸鈉:分隨著新能源領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和行業(yè)發(fā)展，儲能技析純，上海仁宇化工有限公司;H2O2(30%):分析純，術(shù)越來越受到各方重視，成為解決未來新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)上海順強(qiáng)生物科技有限公司;過硫酸銨(APS):分析展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。超級電容器是一種介于電池與傳統(tǒng)電純，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司;1，5-萘二磺酸(1，5-容器之間的新型儲能器件，兼具兩者的優(yōu)點，具有功率NDA):化學(xué)純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。密度高、能量密度高、充電時間短、使用壽命長和對環(huán)2．2GO的制備［12］境無污染等優(yōu)點。作

5、為一種綠色環(huán)保、性能優(yōu)異的新利用改進(jìn)的Hummers方法制備GO。在干燥的型儲能器件，超級電容器在國防、軍工、電動汽車、電燒杯中加入230mL98%的濃硫酸并將其冷卻至0℃，腦、移動通信等眾多領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。加入10g石墨粉攪拌均勻后緩慢加入30gKMnO4和導(dǎo)電聚合物因其成本低而備受關(guān)注，具有較大比5gNaNO3，并保持反應(yīng)溫度在0～4℃。所得混合物表面積的導(dǎo)電聚合物被認(rèn)為是超級電容器的理想電極于0～4℃攪拌1d后于室溫下放置4d。然后，將250材料，適用于此類電容器的導(dǎo)電聚合物有:聚吡咯mL去離子水緩慢加入混合物中，最后加入1L去離子(PPy)、聚苯胺

6、(PANI)、聚噻吩及其衍生物。在眾多水并加入100mL5%H2O2溶液終止反應(yīng)。將反應(yīng)樣導(dǎo)電聚合物中，PPy因其高的電導(dǎo)率、有趣的氧化還原品用離心機(jī)進(jìn)行分離，并用5%的HCl溶液和去離子2－性能、環(huán)境穩(wěn)定性以及可通過化學(xué)或電化學(xué)方法易于水反復(fù)清洗直至利用BaCl2檢測不到SO4，然后利用［1-3］制備等優(yōu)點成為近年來的研究熱點。氧化石墨是丙酮清洗3～4次并在60℃的烘箱中干燥24h得到產(chǎn)一種在機(jī)械能的作用下可在高度極性溶劑介質(zhì)(例如物。［4］水)中脫層為氧化石墨烯(GO)的二維層狀材料。2．3PPy的制備最近，GO因其獨特的結(jié)構(gòu)與性能引起了研究者們的極將0

7、．25mmol1，5-NDA溶于15mL水后加3大興趣。錨在單層GO片表面sp雜化碳原子上的大入10mL乙醇(防凍)中，在－10℃恒溫槽中攪拌30*基金項目:江蘇省自然科學(xué)基金青年基金資助項目(BK20140841);中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金資助項目(2014B00914)收到初稿日期:2014-07-10收到修改稿日期:2014-10-22通訊作者:韓永芹，E-mail:yongqinhan@126．com作者簡介:韓永芹(1976－)，女，山東沂水人，講師，博士，主要從事導(dǎo)電聚合物納米復(fù)合材料研究。韓永芹等:片狀聚吡咯/氧化石墨烯復(fù)合材料的制備及電

8、化學(xué)性能04047－1mim后將1mmol(70μL