納米纖維素-還原氧化石墨烯-聚苯胺復(fù)合電極材料的制備與性能研究.pdf

1、關(guān)于超級(jí)電容器電極材料方面的研究已有很多，然而關(guān)于納米纖維素和石墨烯復(fù)合氣凝膠及聚苯胺體系作為超級(jí)電容器電極材料的研究較少。本研究首先利用原位聚合法，使苯胺單體在氧化石墨烯表面聚合，經(jīng)還原后制備還原氧化石墨烯/聚苯胺（rGO/PANI）復(fù)合電極材料。其次，在纖維素納米晶（CNC）表面原位聚合苯胺制得PANI@CNC復(fù)合物，進(jìn)而與還原氧化石墨烯機(jī)械共混得到聚苯胺包覆纖維素納米晶/石墨烯復(fù)合電極材料（PANI@CNC/rGO）。最后，利用纖

2、維素納米纖（CNF）和石墨烯復(fù)合氣凝膠的多孔結(jié)構(gòu)，使苯胺其內(nèi)部孔道內(nèi)進(jìn)行原位，制備具有多孔結(jié)構(gòu)的CNF/rGO/PANI復(fù)合氣凝膠柔性電極材料，并研究三種復(fù)合材料的形貌結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能。具體內(nèi)容如下：
　　（1）采用原位聚合，使苯胺單體在氧化石墨烯表面聚合，經(jīng)水合肼還原制備出rGO/PANI復(fù)合電極材料。通過透射電子顯微鏡（TEM）、X-ray衍射儀（XRD）、傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜（FTIR）和拉曼光譜對(duì)所得的rGO/PANI復(fù)合材

3、料進(jìn)行結(jié)構(gòu)形貌表征，并且采用采用CHI690電化學(xué)工作站測(cè)試了rGO/PANI復(fù)合材料的電化學(xué)性能的。結(jié)果表明，經(jīng)原位聚合后，聚苯胺穩(wěn)定地附著在 rGO片層上，隨著苯胺量的增加rGO/PANI復(fù)合電極材料的電化學(xué)性能增加。
　?。?）利用硫酸水解的CNC，通過原位聚合的方法來制備 PANI包覆 CNC（ PANI@CNC）的復(fù)合物。進(jìn)而與 rGO通過簡(jiǎn)單的共混的方法來制備PANI@CNC/rGO復(fù)合材料。通過 SEM、TEM、XR

4、D和 FTIR對(duì)不同 PANI濃度的PANI@CNC/rGO復(fù)合材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)形貌表征，同時(shí)對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，PANI成功包覆在CNC表面。PANI@CNC/rGO復(fù)合電極材料的電化學(xué)性能優(yōu)于PANI、rGO和PANI和rGO的簡(jiǎn)單共混。
　?。?）利用具有高長(zhǎng)徑比的CNF與氧化石墨烯（ GO）的共分散體系所得的CNF/GO復(fù)合水凝膠結(jié)構(gòu)經(jīng)抗壞血酸還原制備出 CNF/還原氧化石墨烯（CNF/rGO）復(fù)合水凝膠，再經(jīng)

5、冷凍干燥得到CNF/rGO復(fù)合氣凝膠。進(jìn)一步使苯胺單體在CNF/rGO復(fù)合氣凝膠的孔道內(nèi)原位聚合，最終制備出 CNF/rGO/PANI復(fù)合氣凝膠柔性電極材料。研究了不同苯胺濃度和不同 CNF、rGO的用量比對(duì)所得 CNF/rGO/PANI復(fù)合氣凝膠柔性電極材料的結(jié)構(gòu)形貌和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，所得 CNF/rGO復(fù)合氣凝膠具有三維多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，且原位聚合苯胺前后的都展現(xiàn)出一種較為緊密的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。當(dāng)CNF和GO的用量比為6