以氧化石墨为基质制备石墨烯/聚苯胺复合材料及其电化学性能

利用以苯胺与过硫酸铵制备的聚苯胺和改进的Hummers法制备的氧化石墨烯(GO)为原料,将聚苯胺分散于GO浊液中,再对GO进行还原,制备超级电容器电极材料石墨烯(RGO)/聚苯胺(PANI)复合材料(GRP),利用X射线衍射(XRD)对其结构进行了表征,并对复合材料电化学性能进行了测试。结果表明,复合材料展示良好比电容特性,同时又具有稳定电化学性能。GRP在0.1A/g的电流密度下比电容达到510F/g,1.0A/g电流密度下比电容为485F/g,经过2000次的充放电循环后比电容保持率为92%,即复合物比电容远大于石墨烯,在化学稳定性上远好于PANI。放电响应效率高,在电极中电解质离子容易扩散和迁移。     

聚苯胺纳米纤维/石墨烯复合物的制备及其电化学性能

以氧化石墨烯(GO)为基体,采用界面聚合法制备了聚苯胺纳米纤维/氧化石墨烯的复合物(PA-NI/GO),经水合肼还原和APS再氧化得到聚苯胺纳米纤维/石墨烯复合物(PANI/GR)。用FT-IR、UV-Vis、XRD、SEM和TEM对复合物的结构和形貌进行表征,结果表明氧化石墨烯不仅为苯胺提供了聚合的基体,同时对聚苯胺有掺杂作用,聚苯胺纤维夹在片状石墨烯之间呈现"三明治"结构。通过循环伏安和恒流充放电测试发现,PANI/GR复合材料表现出双电层电容和法拉第赝电容双重特点,受协同效应的作用,在电流密度为400mA/g时,比容量高达460F/g,呈现出优异的电化学活性。     

高性能聚苯胺/石墨烯复合材料的制备及在超级电容器中的应用

采用化学氧化法制得氧化石墨烯(GO),再用NaBH4还原得到石墨烯(GN);以二氧化锰为氧化剂,室温下通过化学氧化聚合法制备了聚苯胺/石墨烯复合材料(PANI/GN)。采用扫描电子显微镜(SEM)及X-射线衍射(XRD)对其结构和形貌进行了表征。以PANI/GN为活性物质制备电极,1.0mol/L H2SO4水溶液为电解液组装超级电容器,用循环伏安法(CV)和恒电流充放电技术分别测试了PANI/GN电化学性能,在0.1A/g的电流密度下的比容量为468.5F/g,经过1000次连续充放电,电容保持率为84.9%。与PANI、GN单一材料相比,PANI/GN复合物具有较高的比电容和很好的循环稳定性。     

一步法制备氧化石墨烯/聚苯胺/Au复合材料及电化学性能

以改进的Hummers法制备的氧化石墨烯为基底,以氯金酸为氧化剂和金源,原位聚合苯胺单体,一步制得氧化石墨烯/聚苯胺/金(GO/PANI/Au)三元复合材料。形貌和成分分析结果表明,氯金酸成功地将苯胺氧化成聚苯胺,并被还原生成金纳米颗粒。电化学性能测试结果表明,随着氧化剂用量的增加,三元复合材料的比电容呈现先增大后减小的趋势,当氧化剂加入量为0.03mmol时,所制备的三元复合材料比电容最大,在1A/g电流密度、1mol/L H2SO4电解液中比容量达327F/g,在15A/g电流密度下容量保持率也高达81%。     

SnO2/还原氧化石墨烯/聚苯胺三元复合物的合成及电化学性能

采用两步法成功构筑SnO2/还原氧化石墨烯/聚苯胺(SnO2/RGO/PANI)三元复合材料。首先制备出均匀分散的SnO2/还原氧化石墨烯(SnO2/RGO)二元复合物,然后再以二元复合物为载体,通过苯胺(An)单体的化学氧化聚合获得终端产物。利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(FESEM)对复合材料的结构和形貌等物理性质进行表征,利用循环伏安测试、恒电流充放电测试和交流阻抗测试对复合材料的电化学电容性能进行研究,并讨论了PANI的含量对复合材料的结构和性能的影响。结果表明,所合成的三元复合材料的比电容随PANI含量的增加而增大,最大达到424.8F/g,其电容性能的增强源于SnO2、RGO与PANI三者的相互协同作用。     

原位聚合制备PANI/GO复合材料及其电化学性能研究

利用原位化学氧化聚合的方法制备了聚苯胺/氧化石墨烯(PANI/GO)复合材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及红外光谱(IR)等方法对其结构和形貌进行了表征。利用自制的PANI/GO复合材料作为电极材料分别组装了超级电容器及锂离子电池,并对其电化学性能进行了测试。结果表明,GO在不同的电化学器件中均能够明显改善PANI的电化学性能。以PANI/GO作为超级电容器电极材料,放电时其比电容达413.28F/g,高于纯PANI的322.56F/g,1 000次循环后,容量保持率为70%。以PANI/GO作为锂离子电池正极材料,0.1C下首次放电比容量达104.4mAh/g,50次循环后,容量未见衰减。     

纤维素纳米纤丝-还原氧化石墨烯/聚苯胺气凝胶柔性电极复合材料的制备与性能

利用高长径比的纤维素纳米纤丝（CNF）与片层结构的氧化石墨烯（GO）形成的CNF-GO复合水凝胶经抗坏血酸还原制备出CNF-还原氧化石墨烯（rGO）复合水凝胶材料。通过冷冻干燥法得到CNF-rGO复合气凝胶,并进一步通过苯胺单体在CNF-rGO复合气凝胶的孔道内原位聚合制备出CNF-rGO/聚苯胺（PANI）气凝胶柔性电极复合材料。研究了不同苯胺、CNF和GO的质量比对CNF-rGO/PANI气凝胶柔性电极复合材料的结构形貌和电化学性能的影响。结果表明,苯胺原位聚合后所得CNF-rGO/PANI复合气凝胶仍具有紧密的三维多孔网络结构。与rGO/PANI气凝胶电极复合材料相比,CNF-rGO/PANI气凝胶电极复合材料具有更理想的电容行为。当CNF与GO质量比为60∶40,PANI添加量为0.1 mol时,CNF-rGO/PANI气凝胶电极复合材料比电容可达85.9 Fg-1,且其电化学性能几乎不受弯曲程度的影响,展现出了良好的柔韧性和电化学性能。      

聚十二烷基苯磺酸对聚苯胺电化学性能的影响

考察了多扫循环伏安法制备出的聚十二烷基苯磺酸/聚苯胺(PDBSA/PANI)复合材料的电化学性能。结果表明，与自吸附十二烷基苯磺酸/聚苯胺(DBSA/PANI)、纯PANI相比，PDBSA/PANI复合材料的荷电量最大，电化学阻抗最小，说明PDBSA更能显著地增强PANI的导电性；PDBSA/PANI复合材料的比电容为407.692F/g,比DBSA/PANI复合材料(339.307F/g)和纯PANI(235.088F/g)均高，表明PDBSA可以较大程度地改善PANI的电荷贮存性；pH和扫速试验显示PDBSA没有改变PANI的单电子单质子的氧化还原反应，说明PDBSA没有参与到聚苯胺的氧化还原反应中。     

聚苯胺/聚乙烯醇/磺化石墨烯复合材料的制备及性能EI北大核心CSCD

通过加入十二烷基苯磺酸钠制备聚苯胺/聚乙烯醇/磺化石墨烯(PANI/PVA/S-GNS)导电复合材料,采用红外光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜对其结构和形貌进行表征;通过溶解性能测试,表明十二烷基苯磺酸钠的加入,可有效降低PANI的团聚,提高复合材料的溶解性能;通过循环伏安和交流阻抗对其电化学性能进行测试,结果显示少量S-GNS的加入就能提高复合材料的电性能,在扫描速率为50 mV/s时,PANI/PVA/S-GNS的比电容为661.2 F/g,远大于比电容为354.3 F/g的PANI/PVA。     

聚苯胺/聚乙烯醇/磺化石墨烯复合材料的制备及性能

通过加入十二烷基苯磺酸钠制备聚苯胺/聚乙烯醇/磺化石墨烯(PANI/PVA/S-GNS)导电复合材料,采用红外光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜对其结构和形貌进行表征;通过溶解性能测试,表明十二烷基苯磺酸钠的加入,可有效降低PANI的团聚,提高复合材料的溶解性能;通过循环伏安和交流阻抗对其电化学性能进行测试,结果显示少量S-GNS的加入就能提高复合材料的电性能,在扫描速率为50 mV/s时,PANI/PVA/S-GNS的比电容为661.2 F/g,远大于比电容为354.3 F/g的PANI/PVA。     

三维多级孔石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及电化学性能

采用水热法合成聚糠醇（PFA）,探究了表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮（PVP）添加量和反应时间对PFA微观形貌的影响。将改进Hummers法制备的氧化石墨烯（GO）对PFA、泡沫Ni进行包覆,探讨了PFA模板与GO不同质量比的包覆效果。去模板后成功构筑三维大孔石墨烯（3D rGO）,3D rGO再经KOH活化获得三维多级孔石墨烯（3D PrGO）,3D PrGO经与聚苯胺（PANI）原位复合获得3D PrGO/PANI复合材料。采用XRD、SEM、TEM、FTIR、XPS和比表面（BET）分析法对材料的物相组成、微观结构、形貌、比表面和孔径进行表征,采用循环伏安、恒流充放电、电化学阻抗谱分析了3D PrGO/PANI复合材料的电化学性能。结果表明:通过控制糠醇、PVP及水的比例,在180℃水热反应24 h成功制备了球径在500 nm左右的PFA微球。在PFA与GO质量比为1∶1时包覆效果最佳。450℃热处理6 h成功去除PFA模板并形成400~600 nm左右的大孔,经KOH活化后,在3D PrGO上形成介孔结构。3D PrGO/PANI复合材料在0.5 A/g电流密度下比电容为433 F/g,在1 A/g下1 000次循环充放电之后,3D PrGO/PANI复合材料的比电容保留率为75%,高于纯PANI的69%。      

石墨烯的种类对剑麻纳米纤维素/石墨烯/聚苯胺复合材料电化学性能的影响

基于绿色可再生的剑麻纳米纤维素,采用超声分散方法制备剑麻纳米纤维素/石墨烯(CNF/G)分散液,通过机械共混法制备剑麻纳米纤维素/石墨烯/聚苯胺(CNF/G/PANI)复合材料,采用红外光谱、X射线衍射、拉曼光谱和扫描电镜对复合材料的结构和形态进行表征,采用循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等方法研究材料的电化学性能,侧重研究石墨烯的种类对CNF/G/PANI复合材料电化学性能及结构的影响。结果表明,加入石墨烯纳米片(GNS),聚苯胺(PANI)和剑麻纳米纤维素(CNF)穿插于GNS中,产生较多的孔洞,复合材料的比电容最高值达到322.25 F/g,内阻仅为0.77Ω,在5 A/g的电流密度下,循环充放电1000次,复合材料的电容保持率达到76.92%。     

Fe_3O_4-ODA/GO/PANI复合材料的制备及其电容性能

在当今能源紧缺的情况下,超级电容器由于具有功率密度高、充放电时间短、循环寿命长等优点而被广泛应用于工业自动化控制、电力、国防以及新能源汽车等众多领域。本文以十八胺修饰的四氧化三铁纳米粒子(Fe_3O_4-ODA),氧化石墨烯(GO)以及苯胺单体为原料,通过原位聚合成功制备了Fe_3O_4-ODA/GO/PANI三元复合电极材料,其比电容高达516F/g,远高于二元复合材料GO/PANI和Fe_3O_4-ODA/PANI的比电容(分别为224F/g和345F/g)。并且,在1000次循环充放电之后,其容量仍可维持86.5%。此外,利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射(XRD)和傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)等手段对该复合材料的形貌和结构进行了表征。     

Effect of Graphene Oxide as a Dopant on the Electrochemical Performance of Graphene Oxide/Polyaniline Composite

A method for preparing a graphene oxide/polyaniline （GO/PANI） composite electrode was developed to investigate the effect of GO doped in PANI. PANI was first prepared by the polymerisation of aniline and then dedoped by NH4OH to form emeraldine base （EB）. The dedoped PANI and as-prepared GO were dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone （NMP） to generate a homogeneous dispersion. The GO/PANI composites were redoped in HCI before use as electrode materials. These composites were characterised by Raman spectroscopy, X-ray diffraction, UV-vis adsorption spectroscopy, scanning electron microscopy, atomic force microscopy and electrochemical measurements. The GO/PANI composite electrode （containing 2.5% GO） has an initial gravimetric capacitance of 896 F g-1 at a scan rate of 5 mV s-1 and a retention life of 51% after 500 cycles, which is an improvement over that of pure PANI （23%）. The results show that the synergy of GO and PANI attributes to the good electrochemical performance of the GO/PANI composite electrode.     

Hierarchical architecture of ultrashort carbon nanotubes/polyaniline nanocables coated on graphene sheets for advanced supercapacitors

Multilayer super-short carbon nanotubes (SSCNTs) could be prepared by tailoring raw multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) with mechanical-stirring and ultrasonic oxidation-cut method. The SSCNTs/polyaniline/reduced graphene oxide (SSCNTs/PANI/RGO) ternary hybrid composite was fabricated by reducing SSCNTs/PANI/GO precursor prepared by self-assembly from the complex dispersion of graphene oxide (GO) and the as-prepared SSCNTs/PANI nanocables, followed by redoping and reoxidation of the reduced PANI to restore the conducting structure of PANI in the ternary composite. The microscope images indicated that SSCNTs/PANI nanocables could uniformly distribute in the conductive network of graphene sheets and prevent the agglomeration of graphene. Such the hierarchical structure perfectly facilitates the contact between PANI for faradaic energy storage and electrolyte ions, and efficiently utilizes the double-layer capacitance of SSCNTs and graphene sheets at the electrode–electrolyte interfaces. The maximum specific capacitance of the SSCNTs/PANI/RGO composite achieved 845 F g^?1, which was much higher than that of pure PANI and SSCNTs/PANI nanocables. Moreover, the ternary composite also showed the good cycling stability, retaining about 96% of its initial capacitance after 1000 cycles because of the synergistic effect and conductive network of SSCNTs/PANI nanocables and graphene sheets. Therefore, the combined effects between SSCNTs/PANI nanocables and graphene sheets taking advantage of both charging and faradaic processes could readily explain the excellent electrochemical performance for supercapacitors.     

rGO/PANI/MnO2 三元复合材料的制备和电化学性能

用水热合成法和冻干操作制备石墨烯/聚苯胺/二氧化锰三元复合材料(rGO/PANI/MnO₂),使用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)对其进行了表征。结果表明,用这种简单高效的方法制备的复合材料,具有相互交联的网络状结构和自支撑特性。在反应过程中MnO₂与聚苯胺形成不规则的块状结构,共沉积在石墨烯自组装形成的网络片层上。这种复合材料具有良好的电容性能,比电容为388 F·g^-1(0.5 A·g^-1),优于单纯的石墨烯(rGO,234 F·g^-1)和聚苯胺电极(PANI,176 F·g^-1)。使用这种复合材料作为正极、rGO作为负极组装的一种不对称超级电容器,能在0~1.6 V范围内可逆循环,功率密度为17.48 W·kg^-1时最大能量密度为13.5 Wh·kg^-1。     

以氧化石墨烯为氧化介质制备石墨烯/聚苯胺导电复合材料

采用超声辅助Hummers法制得厚度约为1 nm的氧化石墨烯, 以其为氧化介质与苯胺反应合成了石墨烯/聚苯胺(RGO/PANI)导电复合材料。利用AFM、SEM、XRD和FTIR对反应所得产物进行了表征。结果表明: 苯胺在略高于室温的酸性水溶液中可以对氧化石墨烯(GO)进行还原, 而苯胺自身则被氧化石墨烯中大量的含氧基团氧化并发生聚合反应, 最终生成RGO/PANI导电复合材料, 当苯胺用量为1 mL, 氧化石墨烯用量为0.1 g, 在水浴温度为70 ℃下剧烈搅拌24 h时, 获得的RGO/PANI复合材料导电性最佳, 约为10 S/cm。     

改性石墨烯/聚苯胺的制备及其环氧涂层的防腐蚀性能

为了改善环氧树脂防腐蚀涂料存在的孔洞缺陷,以改性石墨烯/聚苯胺复合材料作填料来提高环氧涂料的防腐蚀性能。首先采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),再利用对苯二胺还原GO得到改性石墨烯(PGO),进一步制备出改性石墨烯/聚苯胺(PGO/PANI)复合材料。通过拉曼光谱仪、场发射扫描电镜等研究了PGO/PANI的结构和微观形貌,利用盐雾试验、Tafel曲线和电化学阻抗谱研究了 PGO/PANI的防腐蚀性能。结果表明:PGO/PANI涂层的腐蚀等级由空白环氧涂层的10级提高到5级;PGO与PANI有良好的协同作用,PGO与苯胺单体质量比为0.10时,所制备的PGO/PANI复合涂层的防腐蚀效果较好,腐蚀电压为-194.59mV (vs SCE)、腐蚀电流密度为2.12×10^-9A/cm^2.     

A facile method for preparing 3D graphene/Ag aerogel via gamma-ray irradiation

In this article, we report a simple method to fabricate graphene and Ag nanoparticles (NPs) composite aerogel (GA/Ag). The GO and Ag ions were in situ reduced by gamma-ray irradiation and went through self-assembly three-dimensional (3D) honeycomb-like porous composite aerogel in the presence of isopropanol. Measurements using XRD, XPS, SEM, TEM revealed that the GO and Ag ions can efficiently reduction into rGO and Ag NPs. In addition, Ag NPs were homogeneously attached to the graphene nanosheets of the honeycomb-like porous structure and had a typical diameter of 30–70 nm. Thus the gamma-ray irradiation-induced synthesis is an efficient method for preparing 3D GA/Ag composite.