论文部分内容阅读
聚苯胺具有优良的导电性、导热性、储电性、电化学活性和杰出的光电学性能等,但难溶难熔的特性和储能稳定性差使得它的应用受到限制。石墨烯模量高,强度大,导热性好,载流子迁移率大比表面积大,使它在数码产品、化学生物传感器、电子储能器件以及橡塑材料的补强导电等领域中显示出了广泛的应用前景。本论文采用低温化学原位聚合的方法,制备了聚苯胺-石墨(PANI-G)、聚苯胺-热解还原石墨烯复合材料(PANI-TrG)和聚苯胺-氢碘酸还原石墨烯(PANI-RGO)复合薄膜,分别使用FTIR、XRD、拉曼光谱仪、XPS、SEM等对聚苯胺与三种碳材料的复合材料的结构和微观形貌进行了检测和分析。分别对聚苯胺-石墨复合材料、聚苯胺-热解还原石墨烯复合材料和聚苯胺-氢碘酸还原石墨烯复合薄膜进行电化学性能测试,结果表明当石墨质量为苯胺单体质量的3%时得到的PANI-G 3%复合材料的电容量最大,电流密度为1 A/g时,比电容量为681.25 F/g,高于纯的聚苯胺。当石墨烯(TrG)的质量为苯胺单体(An)质量的7%时,优化原位聚合条件制备了PANI-TrG 7%*在扫描速率为5 mV/s时的比电容量为1099 F/g,界面电荷转移电阻(Rct)大约为2Ω,这主要是因为PANI包裹于TrG复合形成的疏松结构,比电容量更高,稳定性更好。对聚苯胺-氢碘酸还原石墨烯复合薄膜进行了电导率的测量,发现随聚合时间的增加,复合薄膜的电导率增大,聚合4 h后复合薄膜的电导率可达61 S/cm;随复合层数的增加,电导率下降。(PANI-RGO)4薄膜的比电容量最大,在扫描速率为5 mV/s时的比电容量为0.0458 F/cm2。本课题采用低温原位聚合制备的PANI-G、PANI-Tr G和PANI-RGO薄膜,不仅解决了聚苯胺难溶难熔难以加工的问题,还有利于其比电容量的提高和其结构稳定性的提升,在超级电容器电极材料领域具有广泛的应用前景。