石墨烯-聚苯胺復合材料的制備、電化學性能及機理研究.pdf

1、石墨烯和聚苯胺具有優(yōu)異的物理化學性能，在眾多領(lǐng)域有著廣闊的應用前景。論文首先制備了三種不同氧化-還原程度的石墨烯，然后將所得的石墨烯與苯胺在不同體系下進行原位聚合，制備出具有導電纖維橋連的石墨烯/聚苯胺復合材料。使用透射電鏡(TEM)對不同石墨烯及其復合材料進行形貌表征;使用傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(FT-IR)、拉曼光譜(Raman)和X射線衍射(XRD)對其進行結(jié)構(gòu)表征;借助電化學工作站和四探針測試儀對其進行電化學性能和電導率的測試;并通

2、過Gaussian03W計算軟件對其復合機理進行了初步探索。主要工作如下:
　　 (1)使用改進的Hummer's法制備的高氧化程度的功能化石墨烯(G1)具有豐富的含氧官能團;用硼氫化鈉對G1進行處理，成功的消除了G1上的環(huán)氧基，得到中等氧化-還原程度的功能化石墨烯G2;用濃硫酸對G2進行處理，成功的消除了G2表面的羥基，得到低氧化-還原程度的功能化石墨烯G3。
　　 (2)調(diào)節(jié)反應體系中乙二醇與水的比例，原位聚合法制備

3、石墨烯/聚苯胺(G1P)復合材料。表征發(fā)現(xiàn)，乙二醇與水比例為1:5時，復合材料G1P15的石墨烯片層之間出現(xiàn)了聚苯胺導線橋連現(xiàn)象，并且產(chǎn)物具有優(yōu)異的電容性及導電性。在5mV/s掃速下，G1'P15的比電容達987.4 F/g，G1P15與G1'P15的電導率分別達2.03 S/cm與0.71 S/cm。
　　 (3)控制反應體系中異丙醇與水的比例為1:5，制備出石墨烯/聚苯胺(G2P)復合材料的石墨烯片層之間具有良好的聚苯胺導線

4、橋連現(xiàn)象。在5 mV/s掃速下，比電容達768.11 F/g，四探針電導率測試值為2.41 S/cm。具有良好的導電性。
　　 (4)調(diào)節(jié)反應體系中異丙醇與水的比例，制備出的石墨烯/聚苯胺(G3P15)復合材料的石墨烯片層之間具有良好的聚苯胺導線橋連現(xiàn)象。在5 mV/s掃速下，G3P15質(zhì)量比電容達782.15 F/g，電導率測試結(jié)果為2.53 S/cm。該復合材料顯示了較高的比電容及突出的導電性能。
　　 (5)使用G