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

引用本文: 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 shu
Citation:  WANG Li-Li, XING Rui-Guang, ZHANG Bang-Wen, HOU Yuan. Preparation and Electrochemical Properties of Functionalized Graphene/Polyaniline Composite Electrode Materials[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2014, 30(9): 1659-1666. doi: 10.3866/PKU.WHXB201406162 shu

功能化石墨烯/聚苯胺复合电极材料的制备和电化学性能

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(51164026) 

    内蒙古科技大学创新基金(2012NCL007)资助项目 

摘要:

利用水合肼还原十八胺(ODA)接枝的氧化石墨烯( ),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.

English

    1. [1]

      (1) Yang, G.W.; Xu, C. L.; Li, H. L. Chem. Commun. 2008, 6537.

      (1) Yang, G.W.; Xu, C. L.; Li, H. L. Chem. Commun. 2008, 6537.

    2. [2]

      (2) Brownson, D. A. C.; Kampouris, D. K.; Banks, C. E. J. Power Sources 2011, 196, 4873. doi: 10.1016/j.jpowsour.2011.02.022(2) Brownson, D. A. C.; Kampouris, D. K.; Banks, C. E. J. Power Sources 2011, 196, 4873. doi: 10.1016/j.jpowsour.2011.02.022

    3. [3]

      (3) Dikin, D. A.; Stankovich, S.; Zimney, E. J.; Piner, R. D.; Dommett, G. H. B.; Evmenenko, G.; Nguyen, S. T.; Ruoff, R. S. Nature 2007, 448, 457. doi: 10.1038/nature06016(3) Dikin, D. A.; Stankovich, S.; Zimney, E. J.; Piner, R. D.; Dommett, G. H. B.; Evmenenko, G.; Nguyen, S. T.; Ruoff, R. S. Nature 2007, 448, 457. doi: 10.1038/nature06016

    4. [4]

      (4) Stoller, M. D.; Park, S. J.; Zhu, Y.W.; An, J.; Ruoff, R. S. Nano Lett. 2008, 8, 3498. doi: 10.1021/nl802558y(4) Stoller, M. D.; Park, S. J.; Zhu, Y.W.; An, J.; Ruoff, R. S. Nano Lett. 2008, 8, 3498. doi: 10.1021/nl802558y

    5. [5]

      (5) Wu, H. Y.;Wang, H.W. Acta Phys. -Chim. Sin. 2013, 29, 1501. [吴红英, 王欢文. 物理化学学报, 2013, 29, 1501.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201304241(5) Wu, H. Y.;Wang, H.W. Acta Phys. -Chim. Sin. 2013, 29, 1501. [吴红英, 王欢文. 物理化学学报, 2013, 29, 1501.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201304241

    6. [6]

      (6) Xu, G. Y.; Ding, B.; Nie, P.; Luo, H. J.; Zhang, X. G. Acta Phys. -Chim. Sin. 2013, 29, 546. [徐桂银, 丁兵, 聂平, 骆宏钧, 张校刚. 物理化学学报, 2013, 29, 546.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201301081(6) Xu, G. Y.; Ding, B.; Nie, P.; Luo, H. J.; Zhang, X. G. Acta Phys. -Chim. Sin. 2013, 29, 546. [徐桂银, 丁兵, 聂平, 骆宏钧, 张校刚. 物理化学学报, 2013, 29, 546.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201301081

    7. [7]

      (7) Wang, H. Z.; Gao, C. X.; Zhang, P.; Yao, S.W.; Zhang,W. G. Acta Phys. -Chim. Sin. 2013, 29, 117. [王宏智, 高翠侠, 张鹏, 姚素薇, 张卫国. 物理化学学报, 2013, 29, 117.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201210234(7) Wang, H. Z.; Gao, C. X.; Zhang, P.; Yao, S.W.; Zhang,W. G. Acta Phys. -Chim. Sin. 2013, 29, 117. [王宏智, 高翠侠, 张鹏, 姚素薇, 张卫国. 物理化学学报, 2013, 29, 117.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201210234

    8. [8]

      (8) Sun, Y.;Wu, Q.; Shi, G. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 1113. doi: 10.1039/c0ee00683a(8) Sun, Y.;Wu, Q.; Shi, G. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 1113. doi: 10.1039/c0ee00683a

    9. [9]

      (9) Gómez, H.; Ram, M. K.; Alvi, F.; Villalba, P.; Stefanakos, E.; Kumar, A. J. Power Sources 2011, 196, 4102. doi: 10.1016/j.jpowsour.2010.11.002(9) Gómez, H.; Ram, M. K.; Alvi, F.; Villalba, P.; Stefanakos, E.; Kumar, A. J. Power Sources 2011, 196, 4102. doi: 10.1016/j.jpowsour.2010.11.002

    10. [10]

      (10) Yan, J.;Wei, T.; Shao, B.; Fan, Z.; Qian,W.; Zhang, M.;Wei, F. Carbon 2010, 48, 487. doi: 10.1016/j.carbon.2009.09.066(10) Yan, J.;Wei, T.; Shao, B.; Fan, Z.; Qian,W.; Zhang, M.;Wei, F. Carbon 2010, 48, 487. doi: 10.1016/j.carbon.2009.09.066

    11. [11]

      (11) Zhang, K.; Zhang, L. L.; Zhao, X. S.;Wu, J. Chem. Mater. 2010, 22, 1392. doi: 10.1021/cm902876u(11) Zhang, K.; Zhang, L. L.; Zhao, X. S.;Wu, J. Chem. Mater. 2010, 22, 1392. doi: 10.1021/cm902876u

    12. [12]

      (12) Liu, Y.; Deng, R.;Wang, Z.; Liu, H. J. Mater. Chem. 2012, 22, 13619. doi: 10.1039/c2jm32479b(12) Liu, Y.; Deng, R.;Wang, Z.; Liu, H. J. Mater. Chem. 2012, 22, 13619. doi: 10.1039/c2jm32479b

    13. [13]

      (13) Lai, L.; Yang, H.;Wang, L.; Teh, B. K.; Zhong, J.; Chou, H.; Chen, L.; Chen,W.; Shen, Z.; Ruoff, R. S.; Lin, J. ACS Nano 2012, 6, 5941. doi: 10.1021/nn3008096(13) Lai, L.; Yang, H.;Wang, L.; Teh, B. K.; Zhong, J.; Chou, H.; Chen, L.; Chen,W.; Shen, Z.; Ruoff, R. S.; Lin, J. ACS Nano 2012, 6, 5941. doi: 10.1021/nn3008096

    14. [14]

      (14) Wang, D.W.; Li, F.; Zhao, J.; Ren,W.; Chen, Z. G.; Tan, J.;Wu, Z. S.; Gentle, I.; Lu, G. Q.; Cheng, H. M. ACS Nano 2009, 3, 1745. doi: 10.1021/nn900297m(14) Wang, D.W.; Li, F.; Zhao, J.; Ren,W.; Chen, Z. G.; Tan, J.;Wu, Z. S.; Gentle, I.; Lu, G. Q.; Cheng, H. M. ACS Nano 2009, 3, 1745. doi: 10.1021/nn900297m

    15. [15]

      (15) Zhang, Q.; Li, Y.; Feng, Y.; Feng,W. Electrochim. Acta 2013, 90, 95. doi: 10.1016/j.electacta.2012.11.035(15) Zhang, Q.; Li, Y.; Feng, Y.; Feng,W. Electrochim. Acta 2013, 90, 95. doi: 10.1016/j.electacta.2012.11.035

    16. [16]

      (16) (a) Luo, B.; Liu, S.; Zhi, L. Small 2012, 8, 630.(16) (a) Luo, B.; Liu, S.; Zhi, L. Small 2012, 8, 630.

    17. [17]

      (b) Singh, V.; Joung, D.; Zhai, L.; Das, S.; Khondaker, S. I.; Seal, S. Prog. Mater. Sci. 2011, 56, 1178. doi: 10.1002/smll.v8.5(b) Singh, V.; Joung, D.; Zhai, L.; Das, S.; Khondaker, S. I.; Seal, S. Prog. Mater. Sci. 2011, 56, 1178. doi: 10.1002/smll.v8.5

    18. [18]

      (17) Li,W.; Tang, X. Z.; Zhang, H. B.; Jiang, Z. G.; Yu, Z. Z.; Du, X. S.; Mai, Y.W. Carbon 2011, 49, 4724. doi: 10.1016/j.carbon.2011.06.077(17) Li,W.; Tang, X. Z.; Zhang, H. B.; Jiang, Z. G.; Yu, Z. Z.; Du, X. S.; Mai, Y.W. Carbon 2011, 49, 4724. doi: 10.1016/j.carbon.2011.06.077

    19. [19]

      (18) Kovtyukhova, N. I.; Ollivier, P. J.; Martin, B. R.; Mallouk, T. E.; Chizhik, S. A.; Buzaneva, E. V.; rchinskiy, A. D. Chem. Mater. 1999, 11, 771. doi: 10.1021/cm981085u(18) Kovtyukhova, N. I.; Ollivier, P. J.; Martin, B. R.; Mallouk, T. E.; Chizhik, S. A.; Buzaneva, E. V.; rchinskiy, A. D. Chem. Mater. 1999, 11, 771. doi: 10.1021/cm981085u

    20. [20]

      (19) Jeong, H. K.; Lee, Y. P.; Jin, M. H.; Kim, E. S.; Bae, J. J.; Lee, Y. H. Chem. Phys. Lett. 2009, 470, 255. doi: 10.1016/j.cplett.2009.01.050(19) Jeong, H. K.; Lee, Y. P.; Jin, M. H.; Kim, E. S.; Bae, J. J.; Lee, Y. H. Chem. Phys. Lett. 2009, 470, 255. doi: 10.1016/j.cplett.2009.01.050

    21. [21]

      (20) Stankovich, S.; Dikin, D. A.; Piner, R. D.; Kohlhaas, K. A.; Kleinhammes, A.; Jia, Y.;Wu, Y.; Nguyen, S. T.; Ruoff, R. S. Carbon 2007, 45, 1558. doi: 10.1016/j.carbon.2007.02.034(20) Stankovich, S.; Dikin, D. A.; Piner, R. D.; Kohlhaas, K. A.; Kleinhammes, A.; Jia, Y.;Wu, Y.; Nguyen, S. T.; Ruoff, R. S. Carbon 2007, 45, 1558. doi: 10.1016/j.carbon.2007.02.034

    22. [22]

      (21) Li,W. P.; Liu, S. H.; Duan, Y. P.; Li, C. M. J. Mater. Sci. Technol. Eng. 2007, 25, 376. [李伟平, 刘顺华, 段玉平, 李长茂. 材料科学与工程学报, 2007, 25, 376.](21) Li,W. P.; Liu, S. H.; Duan, Y. P.; Li, C. M. J. Mater. Sci. Technol. Eng. 2007, 25, 376. [李伟平, 刘顺华, 段玉平, 李长茂. 材料科学与工程学报, 2007, 25, 376.]

    23. [23]

      (22) Malarda, L. M.; Pimenta, M. A.; Dresselhaus, G.; Dresselhaus, M. S. Phys. Rep. 2009, 473, 51. doi: 10.1016/j.physrep.2009.02.003(22) Malarda, L. M.; Pimenta, M. A.; Dresselhaus, G.; Dresselhaus, M. S. Phys. Rep. 2009, 473, 51. doi: 10.1016/j.physrep.2009.02.003

    24. [24]

      (23) Ferrari, A. C. Solid State Commun. 2007, 143, 47. doi: 10.1016/j.ssc.2007.03.052(23) Ferrari, A. C. Solid State Commun. 2007, 143, 47. doi: 10.1016/j.ssc.2007.03.052

    25. [25]

      (24) Ganesan, R.; Shanmugam, S.; Gedanken, A. Synth. Met. 2008, 158, 848. doi: 10.1016/j.synthmet.2008.06.001(24) Ganesan, R.; Shanmugam, S.; Gedanken, A. Synth. Met. 2008, 158, 848. doi: 10.1016/j.synthmet.2008.06.001

    26. [26]

      (25) Cochet, M.; Louarn, G.; Quillard, S.; Buisson, J. P.; Lefrant, S. J. Raman Spectrosc. 2000, 31, 1041.(25) Cochet, M.; Louarn, G.; Quillard, S.; Buisson, J. P.; Lefrant, S. J. Raman Spectrosc. 2000, 31, 1041.

    27. [27]

      (26) Stoller, M. D.; Ruoff, R. S. Energy Environ. Sci. 2010, 3, 1294. doi: 10.1039/c0ee00074d

      (26) Stoller, M. D.; Ruoff, R. S. Energy Environ. Sci. 2010, 3, 1294. doi: 10.1039/c0ee00074d

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  734
  • 文章访问数:  932
  • HTML全文浏览量:  18
文章相关
  • 发布日期:  2014-08-29
  • 收稿日期:  2014-05-19
  • 网络出版日期:  2014-06-16
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章