论文部分内容阅读
本实验是采用具有良好的导电性能和较大的比表面积的氧化石墨烯(GO)为基底,由表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)修饰了氧化石墨烯后,首先通过原位氧化聚合法制得石墨烯/聚吡咯纳米复合材料。然后又采用反应性自降解模板法制备管状聚吡咯,以水热法制备的石墨烯/Mn3O4为基础,最终首次制得石墨烯/Mn3O4/聚吡咯三元复合材料。然后通过物理和化学的方法对其形貌结构做了一系列的表征,并将这两种复合材料制备成超级电容器电极,研究其电化学性质。首先,以原位氧化聚合法制备十二烷基苯磺酸钠修饰的石墨烯/聚吡咯纳米复合材料,通过场扫描电子显微镜和透射电子显微镜对其形貌进行表征,以傅里叶变换红外光谱,紫外-可见吸收光谱,X射线衍射技术和热重分析技术对其结构进行表征。结果显示,石墨烯呈现单层或者多层重叠的形式与聚吡咯成功复合,石墨烯作为聚吡咯的载体,聚吡咯呈现链状和颗粒状均匀分散在石墨烯层间和边缘上。另外,我们在三电极体系中进行了循环伏安和交流阻抗测试,并进行两电极体系恒流充放电测试,测试数据显示在电解液为1 mol/L的硫酸钠溶液中,电流密度为0.1 A/g时,聚吡咯含量最高的PPy/GSR 9:1具有最大放电比容量为277 F/g。其次,采用原位氧化法首次成功制得石墨烯/Mn3O4/聚吡咯三元复合材料,其中,以甲基橙/氯化铁体系作为活性自降解模板。复合材料的形貌通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜进行表征,以傅里叶变换红外光谱和X射线衍射技术对其结构进行表征。结果显示,呈现纳米管状的聚吡咯和颗粒状的Mn3O4均匀复合在片状的石墨烯表面和边缘上,部分Mn3O4颗粒附着在管状聚吡咯的管壁上和空心管中,复合材料均匀地分布在石墨烯片层上,没有看到明显的团聚现象。复合材料的电化学性质是使用循环伏安法,恒流充放电法和交流阻抗法进行表征的。在电解液为1 mol/L的硫酸钠溶液中,在电流密度为0.1 A/g时,PPy/GM-3有最大放电比容量为288 F/g。结果显示,石墨烯/Mn3O4/聚吡咯三元复合材料适合作为超级电容器电极材料。