本文關(guān)鍵詞：摻氮石墨烯基及聚苯胺基復(fù)合物的制備及其電化學(xué)性能的研究

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【摘要】：本論文分別采用靜電吸附法實(shí)現(xiàn)摻氮石墨烯(GN)與對(duì)苯二酚、對(duì)氨基酚的復(fù)合和原位聚合法實(shí)現(xiàn)聚苯胺(PANI)在對(duì)苯醌表面的包覆,從而制備出所需復(fù)合物。通過(guò)場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FESEM)、透射電鏡(TEM)、X射線光電子能譜(XPS)、X射線衍射(XRD)、傅里葉紅外光譜(FT-IR)和拉曼光譜對(duì)納米復(fù)合物的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行表征。此外,還利用電化學(xué)工作站測(cè)試循環(huán)伏安(CV)、充放電和交流阻抗等數(shù)據(jù)來(lái)探索制備出的復(fù)合物電化學(xué)性能。具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要分為三個(gè)部分：1.本文使用簡(jiǎn)便的一步水熱合成法利用乙二胺、對(duì)苯二酚及氧化石墨烯(GO)制備出摻氮石墨烯／對(duì)苯二酚復(fù)合物(FGN)。石墨烯巨大的比表面積為對(duì)苯二酚的復(fù)合提供了很好的宿主,同時(shí)對(duì)苯二酚作為贗電容的主體提高了該復(fù)合物的儲(chǔ)能性能。場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)、X射線光電子能譜(XPS)、X射線衍射(XRD)、拉曼光譜和電化學(xué)工作站被用來(lái)對(duì)復(fù)合物的結(jié)構(gòu)形貌和性能進(jìn)行表征。該復(fù)合物中氮元素的摻雜可以達(dá)到9.83 at.%,同時(shí)其在10 mVs-1掃描速度下的比電容為364.6 F g-1,大約是同條件下?lián)降?GN)的三倍(127.5 F g-1)。此外,在3 A g-1。充放電電流下充放電500次后的電容相比初始電容依然有94.4%得以保留。2.本文介紹了一種水熱合成法制備摻氮石墨烯/對(duì)氨基酚復(fù)合物,對(duì)氨基酚分子的引入使得摻氮石墨烯在水熱過(guò)程中片層得以舒展,劇烈的卷曲和明顯的片層疊加得到緩解,對(duì)氨基酚的存在增加了復(fù)合材料的贗電容。使用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)、X射線光電子能譜(XPS)、X射線衍射(XRD)、拉曼光譜和電化學(xué)工作站對(duì)復(fù)合物的結(jié)構(gòu)形貌和性能進(jìn)行了表征。復(fù)合物在10mV s-1的掃描速度下的比電容為365.7 F g-1。3.本文采用原位氧化聚合的方法制備出具有卷心菜狀的核殼結(jié)構(gòu)PANI/對(duì)苯二酚納米顆粒復(fù)合物并研究其電化學(xué)性能。作為內(nèi)核的對(duì)苯醌顆粒被證實(shí)作為氧化劑參與了聚苯胺的合成,同時(shí)自身被還原成對(duì)苯二酚。使用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)、透射電鏡(TEM)、X射線光電子能譜(XPS)、熱重分析(TG)和紅外光譜(FT-IR)對(duì)復(fù)合物的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。循環(huán)伏安曲曲線、充放電曲線和交流阻抗曲線證實(shí)外部PANI不僅作為電子傳輸?shù)耐ǖ捞岣邚?fù)合物的導(dǎo)電性能同時(shí)內(nèi)核的對(duì)苯二酚作為贗電容提高了復(fù)合物的電化學(xué)性能。掃描速度為5 mV s-1時(shí)復(fù)合物的比電容為126.0 F g-1,此外,在電流密度為1 Ag-1下循環(huán)充放電500次后,仍有85.1%的初始電容得到保留。
【關(guān)鍵詞】：摻氮石墨烯 聚苯胺 超級(jí)電容器 復(fù)合物
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB332;O646
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 緒論16-27
• 1.1 概述16
• 1.2 復(fù)合材料16-20
• 1.2.1 復(fù)合材料的理化性能16-17
• 1.2.2 復(fù)合材料的制備方法17
• 1.2.3 復(fù)合材料的表征17-19
• 1.2.4 復(fù)合材料在儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用19-20
• 1.3 超級(jí)電容器20-22
• 1.3.1 超級(jí)電容器的原理21
• 1.3.2 超級(jí)電容器的特點(diǎn)21-22
• 1.3.3 超級(jí)電容器的性能測(cè)試22
• 1.3.4 超級(jí)電容器的應(yīng)用22
• 1.4 摻氮石墨烯與聚苯胺22-27
• 1.4.1 石墨烯、氧化石墨烯與摻氮石墨烯的結(jié)構(gòu)與性能22-24
• 1.4.2 摻氮石墨烯的制備方法24-25
• 1.4.3 石墨烯摻氮的類型25
• 1.4.4 聚苯胺的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與應(yīng)用25-27
• 第二章 摻氮石墨烯/對(duì)苯二酚復(fù)合物的制備及其電化學(xué)性能的研究27-39
• 2.1 前言27-28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分28-30
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器28-29
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟29-30
• 2.3 結(jié)果與討論30-37
• 2.3.1 形貌分析30-31
• 2.3.2 XRD分析31-32
• 2.3.3 XPS分析32-34
• 2.3.4 拉曼光譜分析34-35
• 2.3.5 電化學(xué)性能分析35-37
• 2.4 本章小結(jié)37-39
• 第三章 摻氮石墨烯/對(duì)氨基酚復(fù)合物的制備及其電化學(xué)性能的研究39-53
• 3.1 前言39-40
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分40-42
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器40-41
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟41-42
• 3.3 結(jié)果與討論42-51
• 3.3.1 形貌分析42-43
• 3.3.2 XRD分析43-44
• 3.3.3 TG分析44-45
• 3.3.4 XPS分析45-47
• 3.3.5 拉曼光譜分析47-48
• 3.3.6 電化學(xué)性能分析48-51
• 3.4 本章小結(jié)51-53
• 第四章 核殼結(jié)構(gòu)聚苯胺/對(duì)苯二酚納米顆粒的合成及其電化學(xué)性能的研究53-62
• 4.1 前言53-54
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分54-55
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器54
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟54-55
• 4.3 結(jié)果與討論55-61
• 4.3.1 PANI/對(duì)苯二酚納米顆粒制備的反應(yīng)機(jī)理55-56
• 4.3.2 形貌分析56-57
• 4.3.3 TG分析57-58
• 4.3.4 XPS分析58-59
• 4.3.5 紅外分析59-60
• 4.3.6 電化學(xué)性能分析60-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 第五章 結(jié)論和展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動(dòng)及成果情況76

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