氧化程度对热剥离石墨烯电化学性能的影响

采用改进Hummers法,在不同KMnO4用量下制得了不同氧化程度的系列氧化石墨,并以其为前驱体在N2中经400℃热还原制备了石墨烯。利用XRD、FT-IR、Raman光谱与SEM表征了所得石墨烯的结构、官能团及表面形貌,通过循环伏安和恒流充放电测试研究了氧化石墨的氧化程度对石墨烯电化学性能的影响。结果表明,当KMnO4用量较低(1.0 g)时,前驱体氧化程度较低,不能被剥离;当KMnO4用量较高(≥1.0 g)时,前驱体氧化程度增高,可实现剥离制备石墨烯。随着前驱体氧化程度增加,所制石墨烯堆叠层数与sp2平均尺寸逐渐减小,含氧官能团与缺陷逐渐增多,比容量逐渐增大。     

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。     

可溶解氧化铅的氧气传感器电解液性能研究

针对电化学氧传感器使用过程中阳极产物氧化铅积累导致传感器性能下降甚至失效过快的问题，在以磷酸氢二钾为缓冲成分的电解液中，复配了乙二胺四乙酸二钠来溶解产生的氧化铅。研究结果表明：磷酸氢二钾的加入能有效稳定电解液参与络合反应后的pH值，同时减小电解液在空气中的挥发速度。经验证，电解液对阳极铅丝没有明显的腐蚀效应；在含络合剂的电解液溶解氧化铅达上限后，其导电能力得到增强，有利于传感器性能保持；对使用复配电解液的氧传感器进行了响应性能测试，响应时间小于11 s，恢复时间小于9 s，响应稳定性良好，可达到商业传感器技术水平。