石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及其电化学性能

王宏智 高翠侠 张鹏 姚素薇 张卫国

引用本文: 王宏智, 高翠侠, 张鹏, 姚素薇, 张卫国. 石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及其电化学性能[J]. 物理化学学报, 2013, 29(01): 117-122. doi: 10.3866/PKU.WHXB201210234 shu
Citation:  WANG Hong-Zhi, GAO Cui-Xia, ZHANG Peng, YAO Su-Wei, ZHANG Wei-Guo. Synthesis and Electrochemical Performance of Graphene/Polyaniline[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2013, 29(01): 117-122. doi: 10.3866/PKU.WHXB201210234 shu

石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及其电化学性能

  • 基金项目:

    天津市自然科学基金(11JCYBJC01900)资助项目 (11JCYBJC01900)

摘要:

以苯胺和氧化石墨烯( )为原料, 采用电化学方法制备了石墨烯/聚苯胺(GP)复合材料. 利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉曼(Raman)光谱、X射线光电子能谱分析(XPS)对其结构、微观形貌进行了表征,并对复合材料电化学性能进行了测试. 结果表明, 复合材料保持了石墨烯的基本形貌, 聚苯胺颗粒均匀地分散在石墨烯表面, 复合材料在500 mA·g-1的电流密度下比电容达到352 F·g-1, 1000 mA·g-1下比电容为315 F·g-1, 经过1000 次的充放电循环后容量保持率达到90%, 远大于石墨烯和聚苯胺单体的比电容. 复合材料放电效率高, 电解质离子易于在电极中扩散和迁移.

English

    1. [1]

      (1) Miller, J. R.; Outlaw, R. A.; Holloway, B. C. Science 2010, 329,1637. doi: 10.1126/science.1194372

      (1) Miller, J. R.; Outlaw, R. A.; Holloway, B. C. Science 2010, 329,1637. doi: 10.1126/science.1194372

    2. [2]

      (2) Chen, S. M. Preparation of Novel Carbon Materials and TheirApplication in Electrochemical Field. M. E. Dissertation,Beijing University of Chemical Technology, Beijing, 2010. [陈思明. 新型石墨材料的制备及其在电化学领域方面的应用[D]. 北京: 北京化工大学, 2010.] (2) Chen, S. M. Preparation of Novel Carbon Materials and TheirApplication in Electrochemical Field. M. E. Dissertation,Beijing University of Chemical Technology, Beijing, 2010. [陈思明. 新型石墨材料的制备及其在电化学领域方面的应用[D]. 北京: 北京化工大学, 2010.]

    3. [3]

      (3) El-Kady, M. F.; Strong, V.; Dubin, S.; Kaner, R. B. Science2012, 335, 1326. doi: 10.1126/science.1216744 (3) El-Kady, M. F.; Strong, V.; Dubin, S.; Kaner, R. B. Science2012, 335, 1326. doi: 10.1126/science.1216744

    4. [4]

      (4) Korenblit, Y.; Rose, M.; Kockrick, E.; Borchardt, L.; Kvit, A.;Kaskel, S.; Yushin, G. ACS Nano 2010, 4, 1337. doi: 10.1021/nn901825y (4) Korenblit, Y.; Rose, M.; Kockrick, E.; Borchardt, L.; Kvit, A.;Kaskel, S.; Yushin, G. ACS Nano 2010, 4, 1337. doi: 10.1021/nn901825y

    5. [5]

      (5) Hantel, M. M.; Kaspar, T.; Nesper, R.;Wokaun, A.; Kotz, R.Electrochem. Commun. 2011, 13, 90. doi: 10.1016/j.elecom.2010.11.021 (5) Hantel, M. M.; Kaspar, T.; Nesper, R.;Wokaun, A.; Kotz, R.Electrochem. Commun. 2011, 13, 90. doi: 10.1016/j.elecom.2010.11.021

    6. [6]

      (6) Vickery, J. L.; Patil, A. J.; Mann, S. Adv. Mater. 2009, 21, 2180.doi: 10.1002/adma.v21:21 (6) Vickery, J. L.; Patil, A. J.; Mann, S. Adv. Mater. 2009, 21, 2180.doi: 10.1002/adma.v21:21

    7. [7]

      (7) Stoller, M. D.; Park, S. J.; Zhu, Y.W.; An, J. H.; Ruoff, R. S.Nano Lett. 2008, 8, 3498. doi: 10.1021/nl802558y (7) Stoller, M. D.; Park, S. J.; Zhu, Y.W.; An, J. H.; Ruoff, R. S.Nano Lett. 2008, 8, 3498. doi: 10.1021/nl802558y

    8. [8]

      (8) Wang, D.W.; Li, F.; Zhao, J. P.; Ren,W. C.; Chen, Z. G.; Tan,J.;Wu, Z. S.; Gentle, L.; Lu, G. Q.; Cheng, H. M. ACS Nano2009, 3, 1745. doi: 10.1021/nn900297m (8) Wang, D.W.; Li, F.; Zhao, J. P.; Ren,W. C.; Chen, Z. G.; Tan,J.;Wu, Z. S.; Gentle, L.; Lu, G. Q.; Cheng, H. M. ACS Nano2009, 3, 1745. doi: 10.1021/nn900297m

    9. [9]

      (9) Li, D.; Muller, M. B.; Gilje, S.; Kaner, R. B.;Wallance, G. G.Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 101. doi: 10.1038/nnano.2007.451 (9) Li, D.; Muller, M. B.; Gilje, S.; Kaner, R. B.;Wallance, G. G.Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 101. doi: 10.1038/nnano.2007.451

    10. [10]

      (10) Xu, J. J.;Wang, K.; Zu, S. Z.; Han, B. H.;Wei, Z. X. ACS Nano2010, 4, 5019. doi: 10.1021/nn1006539 (10) Xu, J. J.;Wang, K.; Zu, S. Z.; Han, B. H.;Wei, Z. X. ACS Nano2010, 4, 5019. doi: 10.1021/nn1006539

    11. [11]

      (11) Cheng, Q.; Tang, J.; Ma, J.; Zhang, H.; Shinya, N.; Qin, L. C.Carbon 2011, 49, 2917. doi: 10.1016/j.carbon.2011.02.068 (11) Cheng, Q.; Tang, J.; Ma, J.; Zhang, H.; Shinya, N.; Qin, L. C.Carbon 2011, 49, 2917. doi: 10.1016/j.carbon.2011.02.068

    12. [12]

      (12) Zhang, K.; Mao, L.; Zhang, L. L.; Chan, H. S. O.; Zhao, X. S.;Wu, J. S. J. Mater. Chem. 2011, 21, 7302. doi: 10.1039/c1jm00007a (12) Zhang, K.; Mao, L.; Zhang, L. L.; Chan, H. S. O.; Zhao, X. S.;Wu, J. S. J. Mater. Chem. 2011, 21, 7302. doi: 10.1039/c1jm00007a

    13. [13]

      (13) Hu, Y. J.; Jin, J.; Zhang, H.;Wu, P.; Cai, C. X. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26, 2073. [胡耀娟, 金娟, 张卉,吴萍, 蔡称心. 物理化学学报, 2010, 26, 2073.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20100812 (13) Hu, Y. J.; Jin, J.; Zhang, H.;Wu, P.; Cai, C. X. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26, 2073. [胡耀娟, 金娟, 张卉,吴萍, 蔡称心. 物理化学学报, 2010, 26, 2073.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20100812

    14. [14]

      (14) Dong, P.; Zhou, J. Z.; Xi, Y. Y.; Cai, C. D.; Zhang, Y.; Zou, X.D.; Huang, H. G.;Wu, L. L.; Lin, Z. H. Acta Phys. -Chim. Sin.2004, 20, 454. [董平, 周剑章, 席燕燕, 蔡成东, 张彦, 邹旭东, 黄怀国, 吴玲玲, 林仲华. 物理化学学报, 2004, 20, 454.]doi: 10.3866/PKU.WHXB20040502 (14) Dong, P.; Zhou, J. Z.; Xi, Y. Y.; Cai, C. D.; Zhang, Y.; Zou, X.D.; Huang, H. G.;Wu, L. L.; Lin, Z. H. Acta Phys. -Chim. Sin.2004, 20, 454. [董平, 周剑章, 席燕燕, 蔡成东, 张彦, 邹旭东, 黄怀国, 吴玲玲, 林仲华. 物理化学学报, 2004, 20, 454.]doi: 10.3866/PKU.WHXB20040502

    15. [15]

      (15) Guo, L. H.;Wang, X. F.; Qian, Q. Y.;Wang, F. B.; Xia, X. H.ACS Nano 2009, 9, 2653. (15) Guo, L. H.;Wang, X. F.; Qian, Q. Y.;Wang, F. B.; Xia, X. H.ACS Nano 2009, 9, 2653.

    16. [16]

      (16) Zhou, M.;Wang, Y. L.; Zhai, Y. M.; Zhai, J. F.; Ren,W.;Wang,F. A.; Dong, S. J. Chem. Eur. J. 2009, 15, 6116. doi: 10.1002/chem.v15:25 (16) Zhou, M.;Wang, Y. L.; Zhai, Y. M.; Zhai, J. F.; Ren,W.;Wang,F. A.; Dong, S. J. Chem. Eur. J. 2009, 15, 6116. doi: 10.1002/chem.v15:25

    17. [17]

      (17) Shao, Y. Y.;Wang, J.; Engelhard, M.;Wang, C. M.; Lin, Y. H.J. Mater. Chem. 2010, 20, 743. doi: 10.1039/b917975e (17) Shao, Y. Y.;Wang, J.; Engelhard, M.;Wang, C. M.; Lin, Y. H.J. Mater. Chem. 2010, 20, 743. doi: 10.1039/b917975e

    18. [18]

      (18) Liu, J. C. Synthesis and Study on Graphene and Co3O4/Graphene Composite about the Characteristic ofElectrochemistry. M. E. Dissertation, Harbin EngineeringUniversity, Harbin, 2011. [刘进程. 石墨烯和石墨烯基四氧化三钴复合物的制备及其电化学性能研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学, 2011.] (18) Liu, J. C. Synthesis and Study on Graphene and Co3O4/Graphene Composite about the Characteristic ofElectrochemistry. M. E. Dissertation, Harbin EngineeringUniversity, Harbin, 2011. [刘进程. 石墨烯和石墨烯基四氧化三钴复合物的制备及其电化学性能研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学, 2011.]

    19. [19]

      (19) Zhang, K.; Zhang, L. L.; Zhao, X. S.;Wu, J. S. Chem. Mater.2010, 22, 1392. doi: 10.1021/cm902876u (19) Zhang, K.; Zhang, L. L.; Zhao, X. S.;Wu, J. S. Chem. Mater.2010, 22, 1392. doi: 10.1021/cm902876u

    20. [20]

      (20) Majumdar, D.; Baskey, M.; Saha, S. K. Macromolecular Rapid Communications 2011, 32, 1. (20) Majumdar, D.; Baskey, M.; Saha, S. K. Macromolecular Rapid Communications 2011, 32, 1.

    21. [21]

      (21) Yan, J.;Wei, T.; Shao, B.; Fan, Z. J.; Qian,W. Z.; Zhang, M. L.;Wei, F. Carbon 2010, 48, 487. doi: 10.1016/j.carbon.2009.09.066 (21) Yan, J.;Wei, T.; Shao, B.; Fan, Z. J.; Qian,W. Z.; Zhang, M. L.;Wei, F. Carbon 2010, 48, 487. doi: 10.1016/j.carbon.2009.09.066

    22. [22]

      (22) Huang, Y. Y. The Research of Interaction of Graphene/Polyanline Composite Interface. M. E. Dissertation, SunYat-Sen University, Guangzhou, 2010. [黄赟赟. 石墨烯/聚苯胺复合材料界面相互作用研究[D]. 广州: 中山大学, 2010.] (22) Huang, Y. Y. The Research of Interaction of Graphene/Polyanline Composite Interface. M. E. Dissertation, SunYat-Sen University, Guangzhou, 2010. [黄赟赟. 石墨烯/聚苯胺复合材料界面相互作用研究[D]. 广州: 中山大学, 2010.]

    23. [23]

      (23) Chen, L. Y.; Tang, Y. H.;Wang, K.; Liu, C. B.; Luo, S. L.Electrochem. Commun. 2011, 13, 133. (23) Chen, L. Y.; Tang, Y. H.;Wang, K.; Liu, C. B.; Luo, S. L.Electrochem. Commun. 2011, 13, 133.

    24. [24]

      (24) Wang, H. L.; Hao, Q. L.; Yang, X. J.; Lu, L. D.;Wang, X.Nanoscale 2010, 2, 2164. doi: 10.1039/c0nr00224k (24) Wang, H. L.; Hao, Q. L.; Yang, X. J.; Lu, L. D.;Wang, X.Nanoscale 2010, 2, 2164. doi: 10.1039/c0nr00224k

    25. [25]

      (25) Wu, K. Z.;Wang, Q. F.; Ma, Z. C.; Duan, X.W.; Li, C. B.;Zhen, X. Y. J. ShaoXing University 2010, 30, 24. [武克忠,王庆飞, 马子川, 段晓伟, 李彩宾, 甄晓燕. 绍兴文理学院学报,2010, 30, 24.] (25) Wu, K. Z.;Wang, Q. F.; Ma, Z. C.; Duan, X.W.; Li, C. B.;Zhen, X. Y. J. ShaoXing University 2010, 30, 24. [武克忠,王庆飞, 马子川, 段晓伟, 李彩宾, 甄晓燕. 绍兴文理学院学报,2010, 30, 24.]

    26. [26]

      (26) Lu, M.; Zhang, K.; Chan, H. S. O.;Wu, J. S. J. Mater. Chem.2012, 22, 80. doi: 10.1039/c1jm12869h

      (26) Lu, M.; Zhang, K.; Chan, H. S. O.;Wu, J. S. J. Mater. Chem.2012, 22, 80. doi: 10.1039/c1jm12869h


  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1838
  • 文章访问数:  6905
  • HTML全文浏览量:  29
文章相关
  • 发布日期:  2012-12-14
  • 收稿日期:  2012-08-24
  • 网络出版日期:  2012-10-24
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