PANI/煤基石墨烯宏观体复合材料的制备及其电化学性能

以太西无烟煤为原料,采用催化热处理、改良Hummers氧化等方法,制备煤基氧化石墨烯(CGO),进而以CGO和聚苯胺(PANI)为前驱体,采用水热自组装法,制备得到PANI/石墨烯宏观体复合材料(3D-PCG)。采用FT-IR、XRD、Raman、SEM和TEM等技术,研究了材料的组成、结构和形貌,考察了3D-PCG的电化学性能。结果表明,PANI以纳米棒状形态均匀镶嵌在煤基石墨烯宏观体(3D-CG)的网状结构中;当PANI与CGO质量比为1:2时,3D-PCG的电化学性能优于PANI和3D-CG,其比电容可达663 F·g~(-1)。     

氧化石墨烯/聚苯胺(GO/PANI)纳米复合材料的制备及其对废水中Cr(Ⅵ)吸附性能测试

重金属离子在自然环境中难降解、易富集、毒性大,目前重金属污染已成为全球广泛关注的问题。吸附法在处理重金属废水中有着广泛的应用,本研究以石墨和苯胺为基本原料,成功制备出氧化石墨烯/聚苯胺复合材料,并且研究了氧化石墨烯/聚苯胺复合材料对六价铬的吸附性能,结果表明氧化石墨烯/聚苯胺复合材料对六价铬的吸附性能优于单一的氧化石墨烯和聚苯胺材料,该复合材料有较大的吸附潜力。     

石墨烯负载纳米SnO2复合材料制备及其电化学性能

采用水热方法制备了纳米金属氧化物SnO_2/石墨烯(RGO)复合材料,同时用相同工艺制备了纯SnO_2与纯RGO作为对比。SnO_2/RGO复合材料中SnO_2均匀分布在RGO结构中,晶粒尺寸约为5 nm,与合成的单相SnO_2相比晶粒尺寸显著减小。电化学性能测试表明,RGO、SnO_2和SnO2/RGO的首次可逆容量分别为339.3、862.7和1 054.2 m A·h/g,50次循环后容量分别为198.5、306.2和977.8 m A·h/g。SnO_2/RGO复合材料的可逆容量和循环稳定性比纯RGO和SnO_2有显著增加。电化学性能的提高归因于RGO的加入显著减小SnO2尺寸,提高了材料导电性,同时有效阻止了SnO_2团聚。     

钴离子掺杂聚苯胺/石墨烯复合材料的制备及电化学性能研究

采用一锅化学氧化聚合掺杂法制备了钴离子掺杂聚苯胺/石墨烯(PGC)复合材料,优化了Co2+与苯胺(An)的摩尔比,研究了与石墨烯(RGO)的复合对钴离子掺杂聚苯胺(Co2+-PANI)微观结构、形貌及电化学性能的影响,通过红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)对PGC复合材料的结构和形貌进行了...     

石墨烯及其复合材料在电化学领域的应用

石墨烯具有2D碳结构、高结晶度和电学性能,其出现开辟了材料科学和凝固态物理新的研究领域。本文综述了石墨烯的制备方法以及在电催化、电化学传感器、超级电容器、锂离子电池、太阳能电池等电化学领域的应用。     

石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及防腐性能的研究

利用苯胺与石墨烯(GNP)间形成的电子相互作用,首先将苯胺吸附到未经过任何化学衍生化的石墨烯表面,然后在GNP表面进行苯胺的氧化聚合,合成石墨烯/聚苯胺(GNP/PANI)纳米复合材料,并将其作为填料加入水性丙烯酸氨基烤漆中.通过透射电镜(TEM)、紫外-可见光谱(UV-Vis)、红外光谱(FT-IR)、电化学活性分析...     

聚苯胺一石墨烯-Co3O4纳米复合材料的制备及其表征

首次以三步法制备了聚苯胺一石墨烯-Co3O4PANI—RGO-Co3O4纳米复合材料。利用F]＇-IR,XRD,XPS和TEM对所制备的纳米复合材料进行表征,结果表明：PANI—RGO-Co3O4纳米复合材料中氧化石墨（GO）的含氧官能团数量大幅降低,GO已被还原成石墨烯（RGO）;PANI和RGO之间具有较强的相互作用,且形成的-Co3O4纳米粒子分布在PANI—RGO表面,其粒径在5-15nm之间,该纳米复合材料有望在超级电容器材料、电极材料和吸波材料等领域有广泛的应用前景。     

三维氧化石墨烯-Ag/泡沫镍复合材料的制备及其电化学性能

采用改进的Hummer法制备氧化石墨(GO),以干燥浸泡法制备三维氧化石墨烯(rGO)-Ag/泡沫镍(NF)复合材料,对其物相、形貌和组成进行分析,研究了其电化学性能. 结果表明,复合材料呈疏松多孔结构,Ag颗粒直径为200 nm,电流密度为5 mA/cm2时初次比容量为1.59 F/cm2,循环1000次后为初始容量的70%,循环稳定性良好.     

PMMA/石墨烯纳米复合材料的制备及其性能研究进展

综述了国内外聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/石墨烯纳米复合材料的研究现状及其制备方法的最新研究进展,并阐述了PMMA/石墨烯纳米复合材料的热性能、电性能、力学性能及其在柔性衬底、生物医学、太阳能电池、传感器、原油降凝剂等领域的应用现状.     

石墨烯纳米复合材料的制备及性能研究

以泡沫镍为模板、石墨为催化剂、酚醛树脂为碳源,采用水热法以及热处理方法制备了三维石墨烯复合材料,再利用化学沉积法制备三维氧化镍-石墨烯-泡沫镍复合材料,并对其结构和电性能进行了分析,研究结果表明,该复合材料的石墨化程度高,具备电极特性,电化学性能稳定。     

基于聚苯胺改性构建三维MXene复合材料及其电容性能

通过直接电化学法,本文利用MXene表面官能团的诱导能力,在外加电场的作用下,将苯胺单体与MXene共同修饰在不锈钢电极表面,成功制得具有三维结构的MXene/聚苯胺复合电极材料。采用SEM、XRD、XPS、FTIR和Raman光谱对复合电极材料的表面形貌、物相结构和组成进行了表征,并在1mol/L H₂SO₄中详细研究了该电极材料的电容性能。结果表明,得益于MXene的掺杂,MXene/聚苯胺复合电极表现出较好的电子传导能力和优异的电容性能,在10mV/s的扫描速率下电容可达417F/g,当扫描速率增至200mV/s时,其电容保持率为52%,比纯PANI电极高31%。该复合电极材料具有良好的循环稳定性,在1.0A/g的电流密度下循环2000次后电容保持率可维持在83.4%。此项研究工作可为三维MXene复合材料的构建提供设计思路。     

煤基石墨烯及复合材料在储能领域的应用

石墨烯及复合材料具有比表面积大、电导率高、导热性能和力学性能良好等优点,在电极材料、传感器、储氢材料等领域具有广泛的应用。但以高碳含量的天然资源煤为前体制备煤基石墨烯及复合材料达到煤炭清洁高效利用的研究目前报道有限,尤其是将其作为电极材料应用到储能领域的研究较少。本文重点总结了以不同煤质及衍生物为原料构建不同形貌和结构的煤基石墨烯及复合材料的方法以及存在的问题,详细介绍了煤基石墨烯及复合材料在储能领域,尤其是超级电容器、锂离子电池及钠离子电池领域的应用研究现状,最后提出了当前煤基石墨烯及复合材料的主要研究方向。该综述旨在为煤基新型石墨烯及复合材料的制备开发以及在储能领域的应用提供一定的思路。     

氧化镍/碳纳米管构筑准固态不对称超级电容器及电化学性能

以Ni(NO₃)₂为原料、NaOH为沉淀剂和羟基化碳纳米管（CNT）为基质首先制备了Ni(OH)₂/CNT复合材料, 然后将其于一定温度下煅烧,使其转变为NiO/CNT复合材料。用X射线粉末衍射仪（XRD）、场发射电子显微镜（FESEM）和透射电子显微镜（TEM）表征了样品的晶相与形貌,结果表明NiO纳米粒子紧密锚附在碳纳米管表面。复合材料可能的形成机理被提出。采用循环伏安法（CV）、单电极充放电和电化学阻抗研究了反应条件对其电化学性能的影响,确定最佳制备条件。将复合材料正极、活性炭负极和PVA-KOH电解质膜组装成准固态不对称超级电容器,电化学性能测试结果表明,在充放电电流密度11.2mA/cm²下,其比电容达到868.0F/g并保持稳定循环3700圈。7500次循环后,其比电容值仍有564.2F/g,显示出高的比电容和长的循环稳定性。     

Synthesis and electrochemical properties of graphene oxide/nanosulfur/polypyrrole ternary nanocomposite hydrogel for supercapacitors

A method for synthesizing Graphene oxide (GO)/nano‐sulfur/polypyrrole (PPy) ternary nanocomposite hydrogel is depicted. The higher surface area of GO, PPy porous structure and their excellent conductivity are utilized, and the GO hydrogel can be made easily. The products are characterized by field‐emission scanning electron microscopy (FESEM), X‐ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FTIR) spectra, and electrochemical workstation. The results demonstrated that GO/nano‐S/PPy ternary nanocomposite hydrogel is successfully synthesized. The electrochemical properties are investigated by cyclic voltammetry, galvanostatic charge/discharge measurements, and cycling life in a three‐electrode system in 1M Li₂SO₄ electrolyte solution. The GO/nano‐S/PPy ternary nanocomposite hydrogel exhibit a high specific capacitance of 892.5 F g^?1 at scan rates of 5 mV s^?1 and the capacitance retain about 81.2% (594.8 F g^?1) of initial capacitance (732.5 F g^?1) after 500 cycles at a current density of 1 A g^?1. © 2014 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2014 , 131, 40814.     

氮掺杂石墨烯/碳纳米管/无定形炭复合材料制备及其电化学性能

碳基复合材料被认为是超级电容器广泛应用最有前景的电极材料之一。本文使用氧化石墨烯（GO）、硝酸钴［Co(NO₃)₂］、三聚氰胺为原料,利用钴对高温下热解碳源的催化作用,制备得到了氮掺杂石墨烯/碳纳米管/无定形炭（NC）复合材料,并测试了其电化学性能。探究了金属和三聚氰胺添加量对碳基复合材料结构和性能的影响,研究发现,在添加量分别为0.02mmol和0.3g时,制得的样品具有大比表面积（380.5m²/g）和高掺氮质量分数（6.29%）,并在三电极系统中体现出优异的电化学性能,电流密度为0.5A/g时样品的比电容为137.1F/g,5A/g时比电容为113.5F/g,保持率为88.5%,具有优异的倍率性能,在循环5000圈后样品的容量保持率为104%,具有良好的循环稳定性,这归因于三维结构可以加快充放电过程中的离子转移和氮掺杂可提高材料润湿性和贡献部分赝电容,为超级电容器电极材料的制备提供了理论借鉴。     

石墨烯、3D石墨烯及其复合材料的研究进展

石墨烯是由单层碳原子紧密堆叠而成的蜂窝状材料,具有比表面积大、传热性能好、导电能力强等优点,普遍应用于各个领域。但由于石墨烯使用过程中易团聚,导致其应用领域受限。石墨烯组装而成的3D石墨烯拥有更大的活性表面积等特性,近年来引发密切关注。与此同时,石墨烯、3D石墨烯改性成为当前探究的焦点。本文在介绍石墨烯、3D石墨烯的结构、性能及石墨烯制备的基础上,总结了3种复合材料的主要制备途径,并且分析了其合成方法的利弊。重点探讨了它们在锂离子电池、燃料电池的电化学催化剂及传感器中的应用,简述了复合材料优良性能产生的机理。提出在掺杂改性中应注意各元素掺杂量、掺杂比例、掺杂位点的确定等问题。最后指出了石墨烯、3D石墨烯及其复合材料的制备还面临不稳定、无法大规模生产、导电率低的瓶颈并对其在固态金属锂电池、透明电池、吸附材料等领域的发展前景做了展望。     

Enhancing electrochemical performance of Fe3O4/graphene hybrid aerogel with hydrophilic polymer

Graphene hybrid aerogels have attracted attention as electrode materials because of their unique porous architectures. However, their electrochemical performance is limited by the intrinsic hydrophobicity and the ease of aggregation of graphene nanosheets. We demonstrate a unique methodology to produce graphene hybrid aerogels through assembly of graphene nanosheets, nanometer‐scale ferroferric oxide (Fe₃O₄), and hydrophilic poly(vinyl alcohol) (PVA) into three‐dimensional hierarchical macrostructures. Electrochemical performance measurements exhibit a significant improvement in the specific capacitance of this ternary hybrid aerogel with remarkable cycling stability. Specifically, the specific capacitance is nearly 6.6 times higher than that of the neat graphene aerogel, and a cycling capacitance retention rate of 99% was achieved after 2000 cycles at a high current density of 0.5 A g^?1. Electrochemical impedance spectroscopy measurements demonstrate a lower resistance in the Fe₃O₄/graphene/PVA aerogel electrode compared with that of both neat graphene and Fe₃O₄/graphene aerogel electrodes. The obtained graphene hybrid aerogels with outstanding cycling performance and high energy density are very promising as electrode materials for supercapacitors. © 2017 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2017 , 134 , 45566.     

柔性自支撑PDDA-Si/G纳米复合薄膜的制备及储锂性能

通过静电自组装技术成功制备得到柔性自支撑聚二烯二甲基氯化铵-Si/石墨烯(PDDA-Si/G)纳米复合薄膜。该复合薄膜无添加黏结剂及导电炭黑且仍能保持电极结构的完整性,其中石墨烯提供完整的导电网络和机械韧性。电化学测试结果表明,当电流密度为0.2 A/g,复合材料的比容量可达1439.9 (mA·h)/g,库仑效率保持98%以上。且在高电流密度(2 A/g)下,复合材料的比容量仍可维持在499.9 (mA·h)/g,远高于商品化纯Si电极的电化学性能。     

Preparation and electrochemical properties of polyaniline/reduced graphene oxide composites

Polyaniline (PANI)/reduced graphene oxide (rGO) composites were synthesized by in situ oxidative polymerization of aniline on reduced graphene sheets. Fourier transform infrared spectroscopy, X‐ray diffraction, thermogravimetric analysis, transmission electron microscopy, and scanning electron microscopy were used to characterize the composites. The results indicated PANI/rGO composites were produced and contained covalent bonds between the functional groups of PANI and rGO. A uniform coating of PANI on the rGO sheets had a synergistic effect on the properties of the composites. The electrochemical properties of the PANI/rGO composites produced using different feed ratios of aniline to rGO were studied. The results showed that the composites exhibited a maximum specific capacitance of 797.5 F/g at 0.5 A/g and minimum charge transfer resistance of 0.98 Ω when the feed ratio of aniline to rGO was 2:1. These values were superior to those of pure PANI and rGO. The composites also displayed excellent cycling stability, with specific capacitance retention of 92.43% after 1000 cycles. These stable structural composites show promise for the development of new supercapacitor applications. © 2018 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2018 , 135, 46103.     

三维石墨烯/聚氨酯复合材料的制备与特性

以氧化石墨烯(GO)为网络骨架的前驱体,通过水热还原、冷冻干燥制备了石墨烯气凝胶(GA);再以聚氨酯(PU)为复合材料的填充体,调节PU软硬度与流动性并真空浸渍气凝胶GA,两步法制备出互咬型三维石墨烯/聚氨酯(3DGP)复合材料。利用SEM、Raman、FTIR对GO、GA、3DGP的结构与形貌进行了表征,并采用TGA-DSC和自制压阻测试平台分析热稳定性和压阻特性。结果表明:6 g/L GO水溶液在还原剂乙二胺(EDA)作用下,GO片层间相互连接形成规整蜂窝状三维网络结构,其孔径约0.8mm,3DGP中PU与GA能很好地咬合;三维网络骨架的连续性为热运输载体声子提供了良好通道,使得3DGP热稳定性能显著提升,失重率5%时温度较PU提升了45℃;具有低迟滞性(8.7%)并且在压阻测量区间表现出两种压阻效应。