在儲能電子設(shè)備中,具有高柔韌性和導電性的石墨烯基電極材料在超級電容器中展現(xiàn)了極大的應(yīng)用前景。研究采用Hummers方法制備氧化石墨烯(GO),再濕法紡絲技術(shù)制備GO纖維。進一步研究還原條件對纖維結(jié)構(gòu)及性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),在90℃水合肼蒸氣還原條件下,隨著還原時間增加,還原越完全;但是還原時間過長,纖維的結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)損壞,電化學性能會有所下降。為進一步提高石墨烯纖維的電化學性能,在纖維表面和內(nèi)部原位沉積聚合物-聚苯胺(PANI),制得了比電容可達到46.11 F/cm³的石墨烯基復合纖維電極。

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【部分圖文】：

圖1RGO-x纖維電極的制備流程

圖1為RGO-x纖維的制備流程。通過濕法紡絲工藝,以及紅外對纖維的初步還原,得到初步還原的氧化石墨烯纖維(PRGO)。在濕法紡絲過程中,氧化石墨不僅能夠通過片層之間的氫鍵和范德華力進行很好的堆疊,而且濕法紡絲的卷繞裝置也利于氧化石墨烯片層的規(guī)則排列[9]。在水熱釜中,90℃下,....

圖2PRGO,RGO-0.5,RGO-2和RGO-6纖維的SEM圖

圖2為PRGO,RGO-0.5,RGO-2和RGO-6纖維的高低倍掃描電鏡圖。從PRGO的截面圖可以看到,纖維的表面有波浪形褶皺,截面呈現(xiàn)片層的緊密有序堆疊。RGO-0.5,RGO-2和RGO-6,纖維表面也存在波浪形褶皺,但是截面呈現(xiàn)松散、蓬松的堆積狀態(tài),與PRGO纖維相比,片....

圖6RGOP的FT-IR圖,RGOP的XPS全掃描譜圖和N1s高分辨譜圖

RGOP纖維的紅外吸收光譜如圖6(a)所示,在1552和1475cm-1處是苯環(huán)和醌環(huán)的C=C伸縮振動峰;在1294cm-1處是仲芳環(huán)的C-N伸縮振動;在1240cm-1處是C-N+陽離子自由基的伸縮振動峰,展現(xiàn)出PANI摻雜態(tài)的特征峰[12],證明在石墨烯纖維基底....

圖7RGOP在不同掃描速率下的CV曲線圖和在不同電流密度下的充放電曲線圖

將RGOP纖維直接作為電極組裝成超級電容器,在不同掃描速率和電流密度下進行電化學性能測試,包括CV和充放電曲線,如圖7所示。圖7(a)是RGOP纖維在掃描速度為10～500mV/s的CV曲線圖。引進贗電容材料后,RGOP復合纖維的曲線面積有所增加,表明贗電容的引入有利于纖維電容....

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