基于石墨烯的二氧化錳-聚苯胺納米棒陣列的制備及其電化學性能研究.pdf

1、近些年，超級電容器由于其高的功率密度、快速的充放電速率以及長的循環(huán)使用壽命已經(jīng)引起了研究者越來越多的興趣。超級電容器的性能高度依賴于電極材料的性能。目前主要使用的電極材料包括碳材料、金屬氧化物以及導電聚合物。在導電聚合物中，聚苯胺(PANI)被認為是最具有應用前景的電極材料。然而，PANI電極材料存在循環(huán)穩(wěn)定性差的問題，為此，PANI與石墨烯(rGO)及二氧化錳(MnO2)這兩種也非常具有前景的材料的二元以及三元復合物得到了研究者的關注

2、。但是現(xiàn)在關于rGO/MnO2/PANI三元復合物的研究報道非常少，且在有限的報道中，材料的結構都為無序結構，各組分都是隨機的組合在一起，這樣限制了材料的有效利用。為了進一步改善PANI的穩(wěn)定性，提高rGO/MnO2/PANI三元復合物的電化學性能，我們首次設計合成了有序的rGO/MnO2/PANI納米棒陣列結構的三元復合物。
　　本文中，我們采用Hummers法制備了氧化石墨(GO)，然后利用水合肼對其進行還原得到rGO。然后將

3、rGO分散液滴涂與玻碳片上得到rGO薄膜。采用循循環(huán)伏安(CV)沉積法在rGO表面電沉積MnO2，最后同樣采用CV法在MnO2表面制得PANI而得到rGO/MnO2/PAN三元復合物。采用紅外光譜(FTIR)、拉曼光譜、X-射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)以及透射電鏡(TEM)對材料的結構和形貌進行了表征。利用CV、恒流充放電以及交流阻抗(EIS)測試了材料的電化學性能。研究結果如下：
　　當以0.2mg ml-1的濃度進行

4、滴涂時，rGO成膜比較均勻，在其表面進行電沉積的MnO2納米棒更加有序，電化學性能越好。在10A g-1電流密度下，rGO的比電容為88F g-1，且具有良好的可逆性和穩(wěn)定性。
　　通過對比有無rGO薄膜作為支撐材料時沉積的MnO2的形貌，發(fā)現(xiàn)rGO表面的MnO2生長為納米棒結構；而無石墨烯時，MnO2為納米片結構。這說明rGO對于納米棒的形成起到了至關重要的作用。分析表明rGO改變了MnO2的晶體的生長模式，使其各向同性生長變?yōu)?/p>