聚苯胺纳米纤维/石墨烯复合物的制备及其电化学性能

2013-10-18 魏从杰 江南大学化学与材料工程学院

  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(PANI/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、UVVis、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。

1、引言

  如今资源运用的如何快速提高自己和事业环境节能毛病毛病的愈发较为严重,開發洗涤、可一直的新资源为科学性家的要点性每日任务。在各方面存储设备中,超极电解电干净的器皿(也称电分析化学电解电干净的器皿)有着比普通电解电干净的器皿大些的比动能,比蓄微型电瓶高的比电率和表现出色的再循环运用人类寿命,充电器急剧、节能且维修保养生产利润高,近些近些年来受过科研管理事业者的含有广泛性十分重视,但其中高稳固性工业资料是超极电解电干净的器皿的要点那部分。导电汇聚物和新型的碳资料的出现了为超极电解电干净的器皿工业资料的分析保证了新的总体目标。在更多的导电汇聚物中,聚苯胺会因为配制简易、生产利润高廉、优质的氧化物还原系统可逆转性和较高的比体积,是被分析较广的导电汇聚物,但如今聚苯胺资料看做工业资料犹存在稳固性较强的瑕疵,制度约束了我觉得际用途。石墨烯材料材料材料为二维水平成分,有着出众的厂家稳固性、导电稳固性和较高的比面上积。本诗分为石墨烯材料材料材料对聚苯胺实现改良,分为工具栏汇聚的方法保持聚苯胺的形貌,转而配制取到石墨烯材料材料材料与聚苯胺纤维材料涉及的“汉堡包”成分复合材料物,提高自己其比电解电感量,力争用来超极电解电感和其他资源行业。

2、实验

  2.1、聚苯胺纤维棉/纳米材料复合型物的化学合成   2.1.1、化学试剂

  聚四氟乙烯乳液(质量分数为60%,SigmaAldrich);石墨:化学纯,国药集团化学试剂有限公司;盐酸、浓硫酸、硝酸钠、高锰酸钾、双氧水、无水乙醇、四氯化碳、丙酮、正己烷、水合肼(N2H4·H2O)、过硫酸铵(APS)、苯胺(An)均为分析纯,国药集团化学试剂有限公司;乙炔黑为市售分析纯。其中苯胺经二次减压蒸馏后使用。

  2.1.2、聚苯胺的光催化原理   将5mmol苯胺加到500mL的四氯化碳中做三聚氰胺树脂质化学相,有力细化。在500mL的1mol/L的稀硝酸里下载1.25mmol的APS型成水相。将三聚氰胺树脂质化学相移入影响器中,并格外心移入水相后相当搅匀器,以激发三聚氰胺树脂质化学相中的苯胺竞聚率来到两相的用户界面显示,加速度聚苯胺的导出。影响10h后,获得用户界面显示上的墨绿环保终产品,离心式隔离,饮用纯净水、二甲苯出现洗滌,于60℃的真空系统室箱烤箱中非常非常吹干24h。2.1.3 聚苯胺食物钎维/石墨稀黏结物的准备第一按医学文献的方式 ,采用调整的Hummers法准备了硫化反馈石墨。取必要量的硫化反馈石墨细化于稀硝酸液体中,下载必要量的过氢脱色钾铵,超声波波谐振3h型成三聚氰胺树脂相;将苯胺竞聚率细化于四氯化碳中型成三聚氰胺树脂质化学相;因而格外心将水相移入到三聚氰胺树脂质化学相中,维持硫化反馈石墨与苯胺竞聚率的質量之比1∶10,影响10h后获得终产品,从左到右饮用纯净水、二甲苯和酒精洗滌后,于60℃的真空系统室箱烤箱中非常非常吹干24h,实现聚苯胺食物钎维/硫化反馈石墨稀(PANI/GO)黏结物。取0.5g PANI/GO黏结物于三颈烧瓶中,下载200mL去铝离子水,超声波波谐振后滴入0.6mL的水合肼,激烈搅匀器传到98℃此回流1.5h,实现重现态PANI/GO,中间的终产品呈棕色,干洗次数后再将其细化于50mL的1mol/L的稀硝酸中,下载0.3g的APS,高温下搅匀器12h,实现PANI/GR,进行过滤,从左到右饮用纯净水、酒精、正己烷洗滌次数,于60℃的真空系统室箱烤箱中非常非常吹干12h后备力量用。在完全相同的要求下,饮用纯净水合肼重现GO,准备了GR。   2.2、电级的化学合成及考试   按质量水平比85∶10∶5将交织物、乙炔黑和聚四氟丁二烯保湿乳交织,中滴加少量出无水工业乙醇能够充分打磨成浆体,将受到的浆料粗糙地涂在不锈钢圆管集气体上,于8MPa的压下将其冲撞,放至60℃的重力作用恒温干燥箱中烘干处理24h,得岗位电级。电电学效果的试验均选用三电级标准体系,以1mol/L的浓盐酸为钛参比金属参比电极片质,铂片电级为对电级,饱和点甘汞电级为参比电级(SCE)。使用CHI660A 电电学岗位站(北京辰华测量仪器比较有限总部)科学研究其电电学效果。   2.3、框架与形貌定量分析   用日立机构S-4800型场发送扫面电镜(SEM)和日本地区电子无线机构JEOL-2100型电子散射电镜(TEM)讲解样本的形貌。分为用于瑞典布鲁克AXS有局限机构的D8Advance型X电子束衍射仪(XRD),欧美ABB机构的2000-104型傅立叶调整红外仪(FT-IR)和深圳瑞利讲解议器机构的UV-1100型红外光谱-看得出分光光度计(UVVis)对样本的结构的通过讲解。

4、结论

  进行介面缔合、水合肼重现和APS再钝化,得以了“面包”组成部分的PANI/GR结合物;钝化石墨烯材料为聚苯胺仟维的组成供给了媒体,重现态GR对PANI能起添加用途;在电压导热系数为400mA/g时,PANI/GR结合物的比电容器量更是高达460F/g,具备潜在的的操作发展。