聚乙酰苯胺/氧化石墨烯纳米复合材料制备及其超级电容性能

采用改进的Hummers方法制备氧化石墨,在乙醇溶液中超声分散120 min得到氧化石墨烯悬浮液。采用滴涂法在玻碳电极表面得到氧化石墨烯薄膜,通过电化学技术在氧化石墨烯薄膜上沉积得到聚乙酰苯胺纳米线,成功制备了聚乙酰苯胺/氧化石墨烯纳米复合材料(PAANI/GO)。利用扫描电镜、循环伏安法和恒电流充放电测试技术对合成材料的形貌和充放电性能进行表征和测试。结果表明,直径为80 nm的聚乙酰苯胺纳米线均匀分散在氧化石墨烯表面,制备的复合材料在1 mol/L高氯酸溶液中,当循环伏安扫速为10 m V/s时,可以获得706 F/g的比电容,PAANI的比电容为285 F/g。聚乙酰苯胺/氧化石墨烯纳米复合材料具有优异的充放电稳定性,当恒电流为1A/g时,循环充放电1 000次比电容是初始值的90%。     

PANI/GO复合材料的制备及基于不同溶剂的电性能

采用原位聚合法合成聚苯胺(PANI)/氧化石墨烯(GO)复合材料,FTIR、Raman、SEM的测试结果表明PANI已成功负载在GO片上,且二者之间存在相互作用。采用电化学工作站进一步研究了基于不同溶剂(CH_3COCH_3、C_2H_5OH、HOCH_2CH_2OH、HCON(CH_3)_2(DMF))的PANI/GO复合材料用于电容电极时的电性能,分析可知,当V(丙酮)∶V(水)=3∶10时,该复合材料的电容性能最佳,比电容在50 mV/s的扫描速率下达662.3 F/g,在不同的扫描速率(30 mV/s、50 mV/s、100 mV/s)下展现出良好的循环稳定性和混合型电容器的特性,同时说明DMF是不合适的。     

功能化石墨烯超级电容器电极材料的制备及性能

通过水热法制备氨基功能化改性石墨烯(NFG)和还原氧化石墨烯(RGO)。利用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对制备材料的形貌和结构进行表征;利用循环伏安法、恒电流充放电和电化学交流阻抗技术对NFG和RGO的超级电容器性能进行测试。在放电电流密度为1 A/g时, NFG和RGO分别在1 mol/L的H_2SO_4溶液中的比电容为307 F/g和134 F/g。经过2 000次循环充放电后, NFG和RGO的比电容分别为初始值的97.7%和95.5%,结果表明制备的超级电容器电极材料具有优异的充放电性能和循环稳定性。     

石墨烯化石墨/聚苯胺电极的制备及电容特性

通过电解剥落得到的表面石墨烯化的石墨电极(graphene layers/graphite plate, GL/GP)为基底,在硫酸介质中以苯胺为单体,采用循环伏安法(cyclic voltammetry, CV)制备了表面石墨烯化的石墨/聚苯胺(graphene layers/graphite plate/polyaniline, GL/GP/PANI)电极,并探究聚合圈数对GL/GP/PANI电极比电容的影响。利用场发射扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)对电极材料的形貌进行表征。在0.5 M H₂SO₄电解液中,对合成的电极材料进行循环伏安、恒电流充放电(chronopotentiometry, CP)和电化学稳定性测试。结果表明,在表面石墨烯化的石墨电极上合成的PANI具有棒状结构,电流密度为0.085 mA/cm²时, GL/GP/PANI电容器的比电容可达1 042.8 F/g。提供了一种新的超级电容材料基底电极的构建方式。     

水热法制备聚苯胺/石墨烯复合材料的研究

以氧化石墨烯（GO）与苯胺作为前驱物,在高温高压下一步水热反应,合成了聚苯胺/石墨烯（PANI/Gr）复合材料。利用紫外可见光谱、傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜研究了PANI/Gr复合材料的结构和微观形貌,进一步利用电化学工作站探究了PANI/Gr复合材料的电化学性能。研究了水热反应时苯胺与GO的投料质量比对所得复合材料的结构与电化学性能的影响。循环伏安法和恒电流充放电测试结果表明由于聚苯胺与石墨烯的相互作用,复合材料的电容性能比单组分的聚苯胺和石墨烯要高。这说明通过GO与苯胺的一步水热反应成功制备了具有优良电容性能的PANI/Gr复合材料。     

ZnO/RGO复合材料的制备及其超级电容器性能

在改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO)的基础上,采用一步水热法达到3个目的：合成ZnO、GO还原为还原氧化石墨烯(RGO)和生成ZnO/RGO复合材料,制备得到ZnO纳米球镶嵌于RGO纳米片的复合材料,此方法能够实现RGO与ZnO均匀分布并解决了ZnO颗粒黏连的问题。研究表明：在不同的电解液中,电极材料表现出的电化学性能会有所不同,在Na₂SO₄电解液中测试时,ZnO/RGO复合电极材料在0.2 A·g^-1下由充放电曲线所得的比电容高达100.8 F·g^-1,比ZnO的比电容高310%;在KOH电解液中ZnO/RGO复合电极材料的比电容为53.5 F·g^-1,比ZnO的比电容高72.6%;同时表明RGO与ZnO所构成的复合材料比ZnO的电化学性能有显著提升,这归功于高导电性RGO的复合及ZnO与RGO的协同效应。     

聚苯胺修饰碳电极电容性能研究

聚苯胺修饰活性炭(PANI C)电极既可以利用活性炭的双层电容又可利用聚苯胺的准电容,因此能够提高电极的比电容.采用循环伏安法在活性炭电极表面合成聚苯胺,并采用循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等方法研究了PANI C电极的电容特性.结果表明,在1mol·L-1硫酸溶液中PANI C电极呈现较好的电容性质,比电容从碳电极的82F·g-1提高到175F·g-1;PANI C电极和碳电极组成的单体电容器比电容可达30.7F·g-1,充放电循环过程中电容器的电容值会逐渐衰减;将PANI C电极作为负极使用,可将电化学窗口由0.6V扩展至1V.     

聚苯胺/氮掺杂碳纳米管复合材料的制备及其超级电容性能

采用化学氧化聚合法以不同浓度的苯胺单体制备聚苯胺(PANI-1和PANI-2),采用相同方法在氮掺杂碳纳米管(NCNTs)悬浮液中制备聚苯胺/氮掺杂碳纳米管复合材料(PANI/NCNTs-1和PANI/NCNTs-2)。利用循环伏安法、恒电流充放电和电化学交流阻抗技术对合成材料的超级电容器性能进行研究分析。在0.2 A/g电流密度下进行恒电流充放电, PANI/NCNTs-1和PANI/NCNTs-2复合材料可以获得较高的比电容。同时, PANI/NCNTs复合材料也具有优异的倍率性能和充放电稳定性,这都表明该复合材料在电化学储能器件领域具有广阔的应用前景。     

聚苯胺/碳纳米纤维超级电容器电极材料的制备及其性能

采用化学氧化原位聚合法制备聚苯胺纳米棒(PANI)、PANI和氮掺杂碳纳米纤维(NCNFs)的复合材料(PANI/NCNFs)。扫描电镜(SEM)结果表明, PANI纳米棒均匀生长在NCNFs的表面,制备的复合材料直径约为150～200 nm。恒流充放电结果表明,当放电电流密度为0.2 A/g时, PANI/NCNFs-1、PANI/NCNFs-2和PANI/NCNFs-3(苯胺浓度分别为0.256、0.337、0.160 mol/L制备)可以获得877、693和563 F/g的比电容。PANI/NCNFs复合材料具有优异的比电容和倍率性能,该材料在电化学储能器件领域具有广阔的应用前景。     

聚苯胺/氧化石墨烯导电复合材料的制备

通过原位聚合非二次掺杂制备了高导电性聚苯胺/氧化石墨烯复合材料。采用盐酸为掺杂酸,研究了聚苯胺/氧化石墨烯的微观形貌;探讨了盐酸浓度及氧化石墨烯(GO)用量对反应过程和复合材料导电性的影响。结果表明:聚苯胺(PANI)以球状物的形式均匀地包覆在GO表面;盐酸浓度超过0.5mol·L-1,反应诱导期明显缩短,复合材料的导电性显著提高。在聚合体系中加入GO可延长聚合反应诱导期,但随着GO用量的增加反应诱导期缩短。当盐酸浓度为0.5mol·L-1,GO与苯胺单体质量比超过2%时,制备的PANI/GO复合材料中GO形成导电通路,电导率较纯PANI提高一个数量级,达到1.4S·cm-1。     

超级电容器PANI/MnO2 复合材料电极的制备及性能研究

通过回收废旧三元锂电池正极材料中的Mn 制备超级电容器PANI/MnO₂ 复合电极材料, 实现废旧材料的资源化, 符合绿色化学的发展要求。主要探索了两种不同氧化剂(KMnO₄ 和APS) 对PANI/MnO₂ 复合材料形貌和电化学性能的影响, 由实验结果可知, 在KMnO₄ 氧化条件下制备的具有空隙的针棒状复合材料PANI/MnO₂ -1 的电化学性能明显略优。PANI/MnO₂ -1 作为电极时的比电容可达2 183 F/g, 充放电100 圈后比电容仍具有初始值的60.81%, 循环稳定性较好, 是一种性质优良的超级电容器电极材料。结果表明实验设计的废旧三元锂电池回收再利用方法切实可行, 为超级电容器PANI/MnO₂ 复合材料电极的制备提供了新的研究思路。     

纳米结构坡缕石改性聚苯胺超级电容器电极材料的研究

通过原位聚合法制备了超级电容器用坡缕石改性聚苯胺复合电极材料,对其结构和形貌进行了表征,并在1.0mol/L H2SO4溶液中对其电化学性能进行了测试。结果表明,复合材料粒径较聚苯胺减小,分散性提高,比电容随坡缕石含量的增加呈先增大后减小的趋势。在几种不同坡缕石含量的复合材料中,坡缕石含量为1.8%的复合材料比电容达最大。与聚苯胺电容(360F/g)相比,在1.0A/g电流密度下,其比电容提高到485F/g;在3.0A/g电流密度下,其1 000次充放电的电容保持率为75.4%,高于相同条件下聚苯胺的电容保持率(55.7%)。     

均相沉淀法制备Ni/Al⁃LDHs/rGO复合电极材料的电化学性能

以Ni(NO3)2·6H2O、Al(NO3)3·9H2O、尿素以及氧化石墨烯（GO）为原料，利用简便的均相沉淀法合成了GO复合量（质量分数）分别为0、0.2%、0.5%、0.8%和1.0%的Ni/Al⁃LDHs/rGO复合电极材料。采用XRD、FT⁃IR、TGA和FESEM表征了材料的结构和表面形貌，利用循环伏安（CV）、交流阻抗（EIS）和充放电测试研究了Ni/Al⁃LDHs/rGO复合材料作为Ni⁃MH电池正极材料的电化学性能。结果表明，复合GO可以明显提高Ni/Al⁃LDHs的电化学性能，其中GO复合量为0.8%的Ni/Al⁃LDHs/rGO样品表现出最为优异的综合电化学性能，例如在2 000 mA/g电流密度下，其放电比容量（288 mA·h/g）比未复合GO的Ni/Al⁃LDH样品放电比容量（205 mA·h/g）高出40.5%。     

金属有机框架在超级电容器中的应用

成功制备了金属有机框架M3(BTC)2·12H2O(M=Ni和Co),并将其应用于超级电容器电极材料中,通过X线衍射(XRD)表征发现,这些化合物具有同类型的结构,在6 mol/L电解液中,采用循环伏安法和1 000次充放电循环测试其电化学性能.实验表明:Ni3 (BTC)2·12H2O电极材料在扫描速率5 mV/s下,比电容达到了430 F/g;在高扫描速率200 mV/s下,比电容为154 F/g;在扫描速率5 mV/s下1 000次充放电测试其循环寿命后发现,比电容保持率为86％.     

MoS2/石墨烯纳米复合材料的制备及其锂电性能研究

采用一种简单的水热法制备MoS2/石墨烯纳米复合材料,通过XRD,SEM,TEM,XPS等对合成的复合材料的结构和形貌进行表征,在充放电电压为0.001～3V,恒电流密度为100 mA/g条件下对MoS2和MoS2/石墨烯复合材料的电化学性能进行测试和分析.通过对比发现,MoS2/石墨烯复合材料首次充放电容量分别677.6 mAh/g和835 mAh/g,库伦效率为81％,40次循环后其放电容量仍维持在753 mAh/g,较单纯的MoS2具有更高的可逆容量和更好的循环稳定性.对MoS2/石墨烯复合材料在不同电流密度下的充放电测试发现,即使在大电流条件下充放电,电极仍能保持稳定的循环行为,表明MoS2/石墨烯复合材料具有良好的倍率性能.     

石墨烯／氧化锰／聚苯胺微纳米复合材料的制备及其超级电容器性质的研究

本文主要对石墨烯／氧化锰／聚苯胺微纳米复合物作为超级电容器电极材料的制备及其电容性质进行了研究。红外光谱、X一射线光电子能谱和扫描电镜等测试结果表明已成功合成了三元微纳米复合物。通过循环伏安测试和恒电流充放电测试表明石墨烯与氧化锰以1：5的质量比进行复合得到的产物电化学储能性质最好。三元复合时,随着苯胺的增加,三元复合物的充放电时间逐渐增长,苯胺与石墨烯／氧化锰复合材料的质量比为2：1时,复合物的比电容为311F／g,比石墨烯／氧化锰的比电容（171F／g）高出近一倍,由此可知,聚苯胺的加入显著提高了二元复合物的比电容。     

Carbonized Zn-MOF/PANI的合成及其电容性能研究

通过简单的方法将煅烧过的金属有机框架(MOF)与聚苯胺(PANI)复合,形成了简单的MOF/PANI复合材料.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶转换红外线光谱(FTIR)对其进行了表征,并用循环伏安法(CV)对其电化学性能进行了测试.结果证明了MOF/PANI的比容量在电流密度为1 A/g下可高达477 F/g.     

MoO_2/GO薄膜电极的制备及其电化学性能的研究

结合电化学沉积法和浸渍法制备了不同层数"三明治"结构的MoO_2/GO复合薄膜电极材料,将其直接作为电极装配成锂电池进行电化学性能研究。结果表明:二氧化钼纳米颗粒分布均匀,缩短沉积时间(1 min)和沉积层数(2层)时,复合薄膜的厚度仅为2.4μm,此时薄膜具有最佳的电化学性能,在0.1 C电流密度下进行充放电测试,首次放电比容量可达1 250 mAh/g,循环50次后放电比容量仍有781 mAh/g,表现出良好的电化学稳定性。     

电解液对超级电容器Mn_3O_4电极材料性能的影响

以应用于超级电容电极的锰氧化物材料为主要研究对象,用溶剂热法制备四氧化三锰(Mn3O4)电极材料,以X线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对材料性能进行了表征,采用循环伏安法、恒电流充放电法和电化学阻抗法对材料电性能进行了测试,分别以1 mol/L硫酸钠(Na2SO4)和6 mol/L氢氧化钾(KOH)为电解液研究了不同电解液对Mn3O4电极材料性能的影响.结果表明,当电流密度为0.5 A/g时,Mn3O4在KOH电解液中的比电容为48 F/g,相比在Na2SO4电解液中所得的比电容22 F/g要大.     

四氧化三锰/聚吡咯/石墨烯复合材料的研制

聚吡咯与石墨烯都具有良好的导电性,并易于与其他材料复合.为了改善金属氧化物材料的电化学性能,采用两步法,先合成氧化石墨烯/聚吡咯复合物,利用高锰酸钾与乙二醇在微波下与氧化石墨烯/聚吡咯复合物反应,制备四氧化三锰/聚吡咯/还原氧化石墨(Mn3O4/PPy/r GO)复合材料,利用扫描电镜、傅立叶红外光谱和X射线衍射对Mn3O4/PPy/r GO复合材料的微观形貌及结构进行表征,并通过循环伏安法和计时电位法对其电化学性能进行测试.结果表明,电流密度为0.5 A/g时,Mn3O4/PPy/r GO复合材料的电容达到546 F/g,经过800圈循环伏安测试后的电容保持率为94.8%.表明Mn3O4/PPy/r GO复合材料具有良好的电化学可逆性与电化学稳定性.其优良的电化学性能可能是Mn3O4/PPy/r GO复合材料中三种组分共同作用的结果,可望应用于新型超级电容器.