石墨烯聚吡咯基超级电容器电极材料的制备及研究

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1、学校代码10459学号或申请号201212151750密级硕士学位论文石墨烯/聚吡咯基超级电容器电极材料的制备及研究作者姓名：闫小舍导师姓名：刘玉山副教授张建民教授学科门类：理学专业名称：物理化学培养院系：化学与分子工程学院完成时间：2015年5月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterSynthesisandStudyofPPy/GrapheneBasedNanocompositeforSupercapacitorsBy:XiaosheYanSupervisor:AssociateProfes

2、sorYushanLiuProfessorJianminZhangPhysicalChemistryTheCollegeofChemistryandMolecularEngineeringMay,2015原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：同山衾日期A碎《月�日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知

3、识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：fiia,食曰期�ns年^月摘要摘要本实验是采用具有良好的导电性能和较大的比表面积的氧化石墨烯(GO)为基底,由表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)修饰了氧化

4、石墨烯后，首先通过原位氧化聚合法制得石墨烯/聚吡咯纳米复合材料。然后又采用反应性自降解模板法制备管状聚吡咯，以水热法制备的石墨烯/Mn3O4为基础，最终首次制得石墨烯/Mn3O4/聚吡咯三元复合材料。然后通过物理和化学的方法对其形貌结构做了一系列的表征，并将这两种复合材料制备成超级电容器电极，研究其电化学性质。首先，以原位氧化聚合法制备十二烷基苯磺酸钠修饰的石墨烯/聚吡咯纳米复合材料，通过场扫描电子显微镜和透射电子显微镜对其形貌进行表征，以傅里叶变换红外光谱，紫外-可见吸收光谱，X射线衍射技术和热重分析技术对其结构进行表征。结果显示，石墨烯呈现单层或者多层重叠的形式与

5、聚吡咯成功复合，石墨烯作为聚吡咯的载体，聚吡咯呈现链状和颗粒状均匀分散在石墨烯层间和边缘上。另外，我们在三电极体系中进行了循环伏安和交流阻抗测试，并进行两电极体系恒流充放电测试，测试数据显示在电解液为1mol/L的硫酸钠溶液中，电流密度为0.1A/g时，聚吡咯含量最高的PPy/GSR9:1具有最大放电比容量为277F/g。其次，采用原位氧化法首次成功制得石墨烯/Mn3O4/聚吡咯三元复合材料，其中，以甲基橙/氯化铁体系作为活性自降解模板。复合材料的形貌通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜进行表征，以傅里叶变换红外光谱和X射线衍射技术对其结构进行表征。结果显示，呈现纳米管

6、状的聚吡咯和颗粒状的Mn3O4均匀复合在片状的石墨烯表面和边缘上，部分Mn3O4颗粒附着在管状聚吡咯的管壁上和空心管中，复合材料均匀地分布在石墨烯片层上，没有看到明显的团聚现象。复合材料的电化学性质是使用循环伏安法，恒流充放电法和交流阻抗法进行表征的。在电解液为1mol/L的硫酸钠溶液中，在电流密度为0.1A/g时，PPy/GM-3有最大放电比容量为288F/g。结果显示，石墨烯/Mn3O4/聚吡咯三元复合材料适合作为超级电容器电极材料。关键词：超级电容器，石墨烯，四氧化三锰，聚吡咯，自降解模板法IIAbstractAbstractInthisexperiment,g

7、raphenewasusedasabasicconstruction,whichhashighconductivityandlargesurfacearea，todesignSDBSintercalated-reducedgrapheneoxide/polypyrrolenanocompositesviainsitupolymerizationmethod.Thentheternaryorganic–inorganiccomplexofpolypyrrole/manganesetetroxide/graphene(PPy/Mn3O4/graphene