聚吡咯纳米管及石墨烯复合材料的制备及其电化学性能

来源 :渤海大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:wolfop
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超级电容器具有能量密度大、充放电过程快、循环次数多、及使用温度的范围宽等一系列优点。因此被广泛应用于电子装置、移动电源、电动汽车等领域。电极材料是超级电容器的重要组成部分,因此对超级电容器的性能具有较大的影响,开发性能优异的电极材料成为目前该领域的研究热点。本篇文章为了克服聚吡咯材料的缺点,将聚吡咯与氧化石墨烯进行复合,从而来改善聚吡咯的电化学性能,与此同时也提升了氧化石墨烯的比电容。研究内容如下:(1)本文首先制备了聚吡咯纳米颗粒和纳米管。采用傅里叶红外光谱仪、XRD以及SEM等物理表征方法对管状PPy与颗粒状PPy材料的结构和形貌进行了表征,表征结果显示颗粒状PPy具有团簇的菜花瘤状颗粒结构,而管状PPy具有十分明显的空心管状结构。通过电化学工作站在双电极体系下测试了颗粒状PPy电极以及管状PPy电极的循环伏安,恒流充放电以及阻抗等电化学性能特征。对比分析发现管状聚吡咯比容量明显高于颗粒状聚吡咯,可达到178.6 F·g-1。而颗粒状聚吡咯的比电容值为132 F·g-1。(2)通过水热法将石墨烯与聚吡咯纳米管进行复合,制备了聚吡咯/石墨烯复合材料,通过电化学性能研究对聚吡咯与石墨烯的比例进行了优化。采用傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜以及透射电子显微镜等物理手段表征材料的形貌与结构。对材料的循环伏安、恒流充放电、交流阻抗以及比电容值的性能进行分析。测试结果显示,在0.2 A·g-1时,比例为5:1、15:1、20:1、纯石墨烯以及纯聚吡咯的比电容值分别为224 F·g-1、196.4 F·g-1、187 F·g-1、184.3 F·g-1以及178.6 F·g-1。而最佳石墨烯/管状聚吡咯复合材料的比例为8:1,在0.2 A·g-1电流密度下比电容值可以达到502 F·g-1。其比电容的量较其他比例的复合材料及纯聚吡咯和纯石墨烯材料都有大幅度提升。
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