论文部分内容阅读
超级电容器也叫做电化学电容器,是一种介于传统电容器和电池之间的新型储能元件。依据储能机理,超级电容器可以分为双电层电容器和赝电容器,其中电极材料是决定电容器性能的主要因素之一。二氧化锰由于具有储量丰富,环境友好,且理论比电容高等优点成为近年来的研究热点,但二氧化锰的电子导电性差,表面形态密集。完美的石墨烯结构是平面六边形点阵,每个碳原子均为sp2杂化,并贡献剩余一个p轨道上的电子形成大π键,π电子可以自由移动,赋予石墨烯良好的机械稳定性和电子导电性。聚苯胺是一种高分子导电聚合物,具有导电率高,柔韧性好,且分子上有大量苯环,本身也有电容特性等优点。因此,制备石墨烯/MnO2复合物,并在其中加入聚苯胺,制备石墨烯/聚苯胺/MnO2三元复合物成为一个新的研究方向。本文采用液相沉淀法制备了石墨烯/MnO2二元复合物,采用两步法制备了石墨烯/聚苯胺/MnO2三元复合物材料,以及采用水热自组装法制备了三维石墨烯/MnO2复合物。并结合X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等物理表征和循环伏安测试(CV)、交流阻抗测试(EIS)等电化学方法对所制材料的物理化学性质和电容性能进行研究。首先采用液相共沉淀法制备了石墨烯/MnO2二元复合物,并考察了不同C/Mn质量比对二元复合物电容性能的影响。结果表明,当C/Mn质量比为1:5时,复合物石墨烯/MnO2具有最大比电容。采用原位聚合法及接下来的液相共沉淀法制备了石墨烯/聚苯胺/MnO2三元复合材料,并考察聚苯胺的加入量对三元复合物的电容性能的影响。结果发现,适量聚苯胺的加入对复合物石墨烯/聚苯胺/MnO2的电化学性能和表面形态都有一定的影响。当苯胺的起始投料为50ul时制备的样品的内层比容量和外层比容量分别为256.4F/g,175F/g。改变聚苯胺的复合方式,采用π-π共轭法及接下来的液相共沉淀法制备石墨烯/聚苯胺/MnO2三元复合材料,并考察聚苯胺含量和复合方式对复合物性能的影响。测试结果表明,当聚苯胺的量为5mg时三元复合物的比电容值较高(240F/g,内层比容量和外层比容量分别为333.3F/g、205F/g),且循环稳定性很好,经3000次循环后比电容仅减小到原始值的92.7%。采用水热自组装法制备三维石墨烯,并将其与高锰酸钾反应,制备三维石墨烯/MnO2复合物,结果表明不同的水热时间对所制备的复合物的性能具有一定影响。