不同水醇比条件下原位聚合的聚吡咯/石墨烯复合材料的电容性能

在不同水醇比的溶剂环境下,利用原位聚合法制得聚吡咯/氧化石墨烯复合物,再经还原得到聚吡咯/还原氧化石墨烯复合材料。通过红外光谱、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等测试方法对复合材料的结构和形貌进行表征,利用电化学工作站对复合物的电化学性能进行了测试。结果表明,在不同水醇比的溶剂条件下所制备的还原氧化石墨烯与聚吡咯复合材料都具有优异的电容性能和良好的稳定性。当水醇比为9∶1(体积比,下同)时,所制备的材料具有最稳定的电容性能。     

聚吡咯导电材料合成方法的进展

本文对聚吡咯及聚吡咯导电复合物的合成方法进行了综述。     

SnO2/还原氧化石墨烯/聚吡咯三元复合物的合成及其电化学电容性能

采用两步法制备出均匀分散的SnO2/还原氧化石墨烯(SnO2/RGO)二元复合物,再以二元复合物为模板,通过化学氧化法聚合吡咯(Py)单体,制备出SnO2/还原氧化石墨烯/聚吡咯(SnO2/RGO/PPy)三元复合材料。利用红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(FESEM)对复合材料结构和形貌进行物性表征,利用循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗对复合材料进行电化学性能研究,并讨论了不同含量的PPy对复合材料的结构和性能的影响。结果表明,所合成的三元复合材料的比电容随PPy含量的增加而增大,最大达到305.3F/g。三元复合物电容性能增强源于SnO2、RGO与PPy三者的相互协同作用,以及材料层状结构和大的比表面积。     

石墨烯/聚吡咯复合材料制备及应用研究进展

具有独特二维纳米结构的石墨烯可为电子转移提供通道,使其复合材料具有优良的电容性能。聚吡咯(PPy)因具有超电容性能、聚合电位低和空气稳定性好等优点,常作为理想型电极材料。综述了原位化学氧化聚合法和电化学沉积法2种石墨烯/PPy复合材料的制备方法,以及石墨烯/PPy复合材料在超级电容器、微波吸收、燃料电池催化剂和传感器等电化学方面的应用现状,并展望了石墨烯/PPy复合材料的未来发展方向。     

基于聚吡咯/氧化石墨烯电极的MEMS微电容的性能研究

MEMS微电容具有高比容量、高储能密度和抗高过载等特点,在微电源系统、引信系统以及物联网等技术领域具有广泛的应用前景。设计制作了一种三维结构的聚吡咯/氧化石墨烯电极的MEMS微电容。该微电容由三维结构集流体、功能薄膜、凝胶电解质和BCB封装构成,其三维结构集流体是基于RIE刻蚀等微加工工艺加工实现的,而功能薄膜是通过电化学沉积工艺在集流体表面沉积聚吡咯/氧化石墨烯制备而成的,具有阻抗低、容量高、循环性能好的优点。电极的结构表征表明,聚吡咯中充分掺杂了氧化石墨烯,功能材料微观结构规整。器件电化学测试结果表明,放电电流为3mA时,MEMS微电容具有30μF的电容值,比容量达到7mF/cm2,在4000次充放电循环后,器件比容量仍保持在90%,电容量无明显衰减,具有稳定的电容性能和良好的循环性能。     

分形结构聚吡咯膜的界面聚合与电容特性表征

以Fe Cl3为氧化剂,通过界面聚合手段,制备了具有三维分型结构的聚吡咯(PPy)薄膜材料。研究在不同聚合温度下得到PPy薄膜的差异,并通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱以及循环伏安曲线进行结构和性能的表征。结果表明,聚合温度在0~30℃内对PPy分子结构影响不大,但对分子堆积的微结构作用明显;升高聚合温度,PPy比电容下降;聚合温度为0℃时,在1 mol/L Na NO3电解液中,扫描速率为50 m V/s时,PPy电极比电容为448.2 F/g,循环1000次后保持87.3%。     

氧化石墨烯及其氧化铁复合物的原位合成

开发了在富氧Fe(acac),络合物体系中膨化氧化石墨制取氧化石墨烯/Fe2O3复合物的一步法.应用FT-IR、XRD、VSM、AFM及低温直流电导测量法对所制氧化石墨/Fe2O3复合物进行表征.FT-IR研究结果显示:膨化后,氧化石墨的环氧基团分解,同时形成了氧化铁粒子与氧化石墨烯复合物.AFM测试表明:在较高Fe2O3含量下,氧化石墨烯片层结构剥蚀形成厚达5 mm氧化石墨烯叠层.VSM研究显示:在室温和0.13 emu/g～5.5 emu/g范围内,全部复合物呈铁磁特性.这些复合物的导电性受控于准电子跃迁机制.     

三维石墨烯/苯胺-吡咯共聚复合物的制备及其超级电容性能

以制备的氧化石墨凝胶和苯胺-吡咯共聚物为原料,将二者进行混合超声分散,再以其混合分散液为前驱体,采用一步水热法制得三维石墨烯/苯胺-吡咯共聚复合物(3DAP)。利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电化学测试等研究了复合物的结构、形貌及电化学性能。结果表明:3DAP拥有丰富的三维多孔网状结构,并且颗粒状的苯胺-吡咯共聚物能够均匀地分布于孔隙间;作为电极材料,该复合物在0.5A·g~(-1)电流密度下比电容可达628.5F·g~(-1),即使在大电流密度(20A·g~(-1))条件下仍可高达384F·g~(-1),且在1A·g~(-1)电流密度下经过1 000次的充放电循环后比容量保持率高达86.1%,表现出良好的倍率特性和循环稳定性,其超级电容性能远优于单纯的石墨烯以及苯胺-吡咯共聚物。     

基于聚吡咯/氧化石墨烯电极的MEMS微电容的性能研究

MEMS微电容具有高比容量、高储能密度和抗高过载等特点,在微电源系统、引信系统以及物联网等技术领域具有广泛的应用前景。设计制作了一种三维结构的聚吡咯/氧化石墨烯电极的MEMS微电容。该微电容由三维结构集流体、功能薄膜、凝胶电解质和BCB封装构成,其三维结构集流体是基于RIE刻蚀等微加工工艺加工实现的,而功能薄膜是通过电化学沉积工艺在集流体表面沉积聚吡咯/氧化石墨烯制备而成的,具有阻抗低、容量高、循环性能好的优点。电极的结构表征表明,聚吡咯中充分掺杂了氧化石墨烯,功能材料微观结构规整。器件电化学测试结果表明,放电电流为3mA时,MEMS微电容具有30μF的电容值,比容量达到7mF/cm2,在4000次充放电循环后,器件比容量仍保持在90%,电容量无明显衰减,具有稳定的电容性能和良好的循环性能。     

聚吡咯导电薄膜原位聚合工艺的研究

以吡咯单体的水溶液为原料,氯化铁为引发剂,利用原位聚合法在玻璃纤维板表面生成一层聚吡咯(PPy)薄膜。探讨了吡咯单体浓度、聚合温度、聚合时间、聚合pH值、引发剂用量5个工艺条件对PPy膜电导率的影响。结果表明制得高电导率的工艺条件为:吡咯单体浓度0.041mol·L-1,温度20℃,FeCl3·6H2O 3.13g,pH值为2.6,聚合20min;电导率最好可达9.259S·m-1。在该工艺下得到的PPy膜的电导率随时间变化的规律,发现电导率基本不变,稳定性很好。     

热剥离温度对石墨烯结构及电性能的影响

以天然石墨为原料,采用Hummers法制备氧化石墨(GO),再在200~700℃进行热还原,制备石墨烯。采用SEM、XRD和比表面积仪测试分析样品的微观结构和比表面积;并用恒流充放电测试仪测试样品的电容性能。研究表明:所得石墨烯具有片层结构,层间距为0.3783~0.3873nm,晶粒大小为2.030~3.359nm,层数均为5~9层;随着热还原温度的升高,石墨烯的层间距、晶粒大小和层数均逐渐减小,而比表面积逐渐增大。随着温度的升高,比电容先升高后降低,循环性能一直增加,400℃热还原的石墨烯首次放电比电容为318.6F/g,经过500次循环后容量保持率为54%。     

一步合成还原氧化石墨烯/MnO2复合材料及其电化学性能

通过水热法, 利用氧化石墨烯(GO)和二价锰盐, 一步合成了还原氧化石墨烯/MnO₂(RGO/M)复合电极材料。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(RS)、傅里叶红外光谱(FTIR)和场发射扫描电镜(FESEM)等测试电极材料的物性, 通过循环伏安、交流阻抗和恒流充放电等方法研究电极材料的电化学性能。结果表明, 在一定水热反应条件下, 通过控制GO与二价锰盐配比, 可以调节RGO/M的结构及其电化学性能。在1 A/g电流密度下, 所得RGO/M复合电极的比电容可达277 F/g, 经过500次循环后, 保持率达到98%。     

种子模板法制备镍盐掺杂聚吡咯纳米纤维及其电化学电容性质

在镍盐存在下,以氯化铁和甲基橙溶液形成的化合物为种子模板,制备了镍盐掺杂的聚吡咯纳米纤维(Ni-PPy)。用扫描电镜(SEM)对种子模板、聚吡咯及镍盐掺杂聚吡咯的形貌进行了表征。用循环伏安法、电化学阻抗谱和恒流充放电技术测试聚合物的电化学性能。结果表明,以镍盐掺杂聚吡咯为活性物质制成的电极材料在1 mol/L KCl溶液中的比容量高达474 F/g。     

氧化石墨烯及其聚合物复合材料制备的研究进展

石墨烯是一种具有单层蜂窝状二维网格结构的新型材料,具有优异的力学、化学性能。氧化石墨烯(GO)作为氧化-还原法制备石墨烯的中间体,具有较高的比表面积以及石墨烯所不具备的丰富官能团。鉴于官能团的存在,GO具有优良的化学修饰性能,以此可制备性能更高的或具备新性能的GO/聚合物复合材料。文中综述了氧化石墨烯的结构、性能及制备方法,主要介绍了制备GO的Hummers法,比较了GO/聚合物复合材料的不同制备方法,列举了复合材料的性能特点,最后对GO复合材料制备方法的发展和GO/聚合物复合材料的应用前景进行了展望。     

石墨烯复合材料的研究进展

石墨烯以其优异的性能和独特的二维结构成为材料领域研究热点。本文综述了石墨烯的制备方法并分析比较了各种方法的优缺点, 简单介绍了石墨烯的力学、光学、电学及热学性能。基于石墨烯的复合材料是石墨烯应用领域中的重要研究方向, 本文详细介绍了石墨烯聚合物复合材料和石墨烯基无机纳米复合材料的制备及应用, 并特别讨论了石墨烯/块体金属基复合材料的制备方法和其优异性能。     

石墨烯/金属复合材料的研究进展

石墨烯特殊的二维结构和优异的性能使其成为材料领域的研究热点,而石墨烯与金属复合材料是石墨烯应用的重点研究方向之一.概述了近年来石墨烯负载金属纳米颗粒复合材料的制备及其在催化、传感、光谱学方面的应用进展,以及石墨烯增强金属基复合材料在高强度高导热导电领域的研究进展,重点介绍其中一些具有优异性能的研究体系及其在研究中面临的困难.     

石墨烯/聚硅氧烷复合材料的研究进展

介绍了改善石墨烯在聚硅氧烷基质中的分散性的方法,并分别从溶液共混和直接共混两个方面阐述了石墨烯/聚硅氧烷复合材料的制备工艺.重点总结、分析了石墨烯对不同聚硅氧烷材料性能的影响,包括力学强度、导电性、导热性、介电性和热稳定性;并讨论了不同制备工艺对石墨烯增强效果的影响.     

Graphene‐Like MoS2/Graphene Composites: Cationic Surfactant‐Assisted Hydrothermal Synthesis and Electrochemical Reversible Storage of Lithium

A cationic surfactant‐assisted hydrothermal route is developed for the facile synthesis of graphene‐like MoS₂/graphene (GL‐MoS₂/G) composites based on the hydrothermal reduction of Na₂MoO₄ and graphene oxide sheets with L‐cysteine in the presence of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), following by annealling in N₂ atmosphere. The GL‐MoS₂/G composites are characterized by X‐ray diffraction, electron microscopy, high‐resolution transmission electron microscopy, and Raman spectroscopy. The effects of CTAB concentration on the microstructures and electrochemical performances of the composites for reversible Li⁺ storage are investigated. It is found that the layer number of MoS₂ sheets decreases with increasing CTAB concentration. The GL‐MoS₂ sheets in the composites are few‐layer in the case of 0.01～0.03 mol L^?1 CTAB of hydrothermal solution and single‐layer in the case of 0.05 mol L^?1 CTAB. The GL‐MoS₂/G composites prepared with 0.01–0.02 mol·L^?1 of CTAB solution exhibit a higher reversible capacity of 940–1020 mAh g^?1, a greater cycle stability, and a higher rate capability than other samples. The exceptional electrochemical performance of GL‐MoS₂/G composites for reversible Li⁺ storage could be attributed to an effective integration of GL‐MoS₂ sheets and graphene that maximizes the synergistic interaction between them.