超级电容器作为一种新型储能设备,具有功率密度大、使用寿命长、比电容大等特点,其中赝电容体系中聚苯胺电极具有成本低、制备简单、化学稳定性好等特点而受到热捧。但聚苯胺电极存在循环稳定性差、实际比电容低、电导率不高等问题。作为新型碳材料的碳量子点及石墨烯都具有较大的比表面积,可以为电子传输及存储提供更多的空间,碳材料在电化学方面表现出良好的特性。将新型碳材料引入聚苯胺体系中,制备复合材料,利用好碳材料及聚苯胺之间的协同效应,提高电化学性能。本文基于碳点的制备,并将石墨烯与碳点复合,制备出一种新型面-点结构的碳材料。后将此类碳材料应用于聚苯胺基电极材料中进行电化学应用。主要内容如下:1选用微波法及电化学氧化法制备碳点,微波法以丙三醇为碳源结合制备碳点,同时丙三醇对碳点进行钝化修饰使得所制备的碳点具有良好的荧光性、水溶性。电化学氧化法以石墨棒为原料在电解条件下进行剥离制备碳点。相比之下,微波法制备的碳点含有更为丰富的氢氧官能团,并且在制备工艺条件上简单可控,对碳点的形貌尺寸可进行有效的调整,同时其制备时间较短,可进行大规模制备,应用前景更好。2选用微波法制备的碳点,采用原位聚合法将其掺杂进聚苯胺体系中,所制备的复合电极在导电率、比电容、循环稳定性方面均有提高。在0.5 A/g电流密度下相比纯聚苯胺,PANI@25minCQDs复合电极的比电容提升了 25.72%,在5 A/g电流密度下循环1000次保持78%的比容量。3引入石墨烯基体,将碳点与氧化石墨烯进行水热复合,成功制备出一种面-点结构的碳材料。利用碳点的尺寸优势以及丰富的官能团,其对石墨烯进行了有效的修饰,极大的改善了石墨烯堆叠现象,所制备出的GO@CQDs复合材料结构更为平整、实际比表面积更大、机械强度更好。4 GO@CQDs复合进聚苯胺体系中后,PANI@GO@CQDs复合电极的电化学性能得到了很大的提升,其中PANI@GO@30minCQDs在0.5 A/g的电流密度下相比纯聚苯胺比电容提升51.43%,在循环稳定性方面比电容保持在91%。5相比仅复合碳点,石墨烯的加入,提供了更为稳定的碳结构,使得制备出的PANI@GO@CQDs复合电极相比PANI@CQDs在电化学性能方面得到了更大的提升。可能是石墨烯相对大尺寸的稳定片层状碳结构起到了关键作用,碳点作为纳米级碳颗粒在结构稳定方面贡献没有石墨烯大。图[58]表[10]参[110]。