功能化石墨烯/聚苯胺复合电极材料的制备和电化学性能

doi:10.3866/PKU.WHXB201406162

物理化学学报 >> 2014, Vol. 30 >> Issue (9): 1659-1666.doi: 10.3866/PKU.WHXB201406162

功能化石墨烯/聚苯胺复合电极材料的制备和电化学性能

汪丽丽, 邢瑞光, 张邦文, 侯渊

内蒙古科技大学稀土学院, 内蒙古包头 014010

收稿日期:2014-05-19 修回日期:2014-06-16 发布日期:2014-08-29
通讯作者: 张邦文 E-mail:bangwenz@126.com
基金资助:
国家自然科学基金（51164026）和内蒙古科技大学创新基金（2012NCL007）资助项目

Preparation and Electrochemical Properties of Functionalized Graphene/Polyaniline Composite Electrode Materials

WANG Li-Li, XING Rui-Guang, ZHANG Bang-Wen, HOU Yuan

School of Rare Earth, Inner Mongolia University of Science & Technology, Baotou 014010, Inner Mongolia Autonomous Region, P. R. China

Received:2014-05-19 Revised:2014-06-16 Published:2014-08-29
Contact: ZHANG Bang-Wen E-mail:bangwenz@126.com
Supported by:
The project was supported by the National Natural Science Foundation of China (51164026), Inner Mongolia University of Science and Technology Innovation Fund, China (2012NCL007).

摘要/Abstract

摘要：

利用水合肼还原十八胺（ODA）接枝的氧化石墨烯（GO），得到了十八胺功能化石墨烯（ODA-G），将ODAG与聚苯胺（PANI）通过溶液共混法，制备了功能化石墨烯和聚苯胺纳米复合材料（ODA-G/PANI）. 采用傅里叶变换红外（FTIR）光谱、X射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）、拉曼（Raman）光谱及透射电镜（TEM），对复合材料的结构和形貌进行了表征；利用循环伏安、恒流充放电及交流阻抗谱等，对复合材料的电化学性能进行了测试. 结果显示，少量ODA-G的引入为PANI 的电化学氧化还原反应提供了更多的电子通道和活性位置，有利于提高PANI 的赝电容. 在电流密度1.0 A·g^-1下，2%（w）ODA-G/PANI 的比电容达到787 F·g^-1，而相应的PANI 仅有426 F·g^-1. 此外，ODA-G/PANI的循环稳定性也远高于纯PANI.

关键词: 功能化石墨烯, 聚苯胺, 超级电容器, 电化学性能, 溶液混合

Abstract:

Octadecylamine functionalized graphene (ODA-G) was synthesized by the grafting of graphene oxide (GO) with ODA followed by reduction with hydrazine hydrate. Subsequently, ODA-G/polyaniline (PANI) composites were prepared using a facile solvent-blending procedure. ODA-G and ODA-G/PANI composites were characterized by Fourier transform infrared spectrometry (FTIR), X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TGA), Raman spectroscopy, and transmission electron microscopy (TEM). The electrochemical properties of the composites were measured based on cyclic voltammetry (CV), galvanostatic charge/discharge, and ac impedance spectroscopy. The results show that ODA-G as a support material provides additional electron transfer paths, as well as active sites, for the electrochemical redox reaction of PANI, which helps to increase its pseudocapacitance. A specific capacitance of 782 F·g^-1 is obtained for 2%(w)ODA-G/PANI at a current density of 1.0 A·g^-1, compared with 426 F·g^-1 for PANI. Furthermore, ODA-G/PANI exhibits better stability than PANI.

Key words: Functionalized graphene, Polyaniline, Supercapacitor, Electrochemical property, Solvent-blending

汪丽丽, 邢瑞光, 张邦文, 侯渊. 功能化石墨烯/聚苯胺复合电极材料的制备和电化学性能[J]. 物理化学学报, 2014, 30(9), 1659-1666. doi: 10.3866/PKU.WHXB201406162

WANG Li-Li, XING Rui-Guang, ZHANG Bang-Wen, HOU Yuan. Preparation and Electrochemical Properties of Functionalized Graphene/Polyaniline Composite Electrode Materials[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2014, 30(9), 1659-1666. doi: 10.3866/PKU.WHXB201406162

链接本文: https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.WHXB201406162

https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/Y2014/V30/I9/1659

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