[發(fā)明專利]聚苯胺/氧化石墨烯復(fù)合電極材料的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110431479.0
• 申請日: 2011-12-21
• 公開（公告）號: CN102568848A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 封偉;張青青;馮奕鈺
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: H01G9/042
• 分類號: H01G9/042
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 王小靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種聚苯胺/氧化石墨烯復(fù)合電極材料的制備方法，屬于儲能材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

電化學(xué)超級電容器作為一種新型儲能元件，因其比功率大、儲存能力強、充放電速度快、對環(huán)境無污染、循環(huán)壽命長等優(yōu)點受到了廣泛的關(guān)注。

Hao等人將氧化石墨加到醇類分散劑中超聲形成均勻的氧化石墨烯混合液；再加入苯胺分散；向上述混合液中滴加氧化劑和無機酸的溶液，低溫下攪拌聚合；離心、洗滌后得到氧化石墨烯/聚苯胺復(fù)合材料；向上述產(chǎn)物的水懸浮液中加入濃堿，加熱攪拌，分離后將得到的復(fù)合材料浸泡在酸水溶液中，分離干燥得到石墨烯/聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料。

Hualan?Wang等人采用原位化學(xué)聚合方法合成了聚苯胺和氧化石墨烯復(fù)合材料。首先利用Hummer法合成石墨烯氧化物，將獲得的石墨烯氧化物和苯胺單體以一定的比例混合超聲分散均勻，在劇烈攪拌的條件下緩慢加入氧化劑。保持上述溶液在冰浴攪拌條件下放置一天，進行化學(xué)氧化聚合得到聚苯胺/氧化石墨烯復(fù)合材料。用這種復(fù)合材料制備的超級電容器的比電容為531F/g，而相同條件下制備的聚苯胺的比電容值只有216F/g。(Wang?H?L，Hao?Q?L，Yang?X?J，et?al.Graphene?oxide?doped?polyaniline?for?supercapacitors[J].Electrochemistry?communications，2009，11(6)：1158-1161)。

氧化石墨烯和苯胺單體體系以原位聚合方法在中合成了復(fù)合材料，并且表現(xiàn)良好的導(dǎo)電性能(Tapas?Kuilla，Sambhu?Bhadra，Dahu?Yao?et?al.Recent?advances?in?graphene?based?polymer?composites[J].Progress?in?Polymer?Science，2010，35(11)：1350-1375.)。由于氧化石墨烯表面有含氧基團，且比表面積大，使其易于和聚苯胺進行復(fù)合。近年來有文獻報道化學(xué)法合成聚苯胺/氧化石墨烯復(fù)合材料。此發(fā)明采用電化學(xué)共沉積氧化石墨烯與聚苯胺，結(jié)果提高了聚苯胺的電化學(xué)和循環(huán)使用性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種聚苯胺/氧化石墨烯復(fù)合電極材料的制備方法，該制備方法過程簡單，快速和環(huán)保。其制得的復(fù)合電極材料，具有比電容高，循環(huán)穩(wěn)定性好等優(yōu)點，適合用于超級電容器電極材料。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案加以實現(xiàn)的：一種聚苯胺/氧化石墨烯復(fù)合電極材料，該復(fù)合材料以不銹鋼為基底，基底上通過電化學(xué)循環(huán)伏安法共沉積上聚苯胺和氧化石墨烯復(fù)合物沉積層，其特征在于包括以下過程：

1.將不銹鋼基片分別置于乙醇和去離子水中超聲清洗，在60℃烘箱中烘干備用；

2.電化學(xué)沉積液的配制

將氧化石墨烯分散于質(zhì)量濃度16-50％的H₂SO₄溶液中，配成濃度為1-25mg/L的氧化石墨烯電化學(xué)沉積液，然后再在該電化學(xué)沉積液中按每毫升加入苯胺單體9.2μL，超聲分散1-3h，得到氧化石墨烯與苯胺的電化學(xué)沉積液；

3.電化學(xué)共沉積聚苯胺和氧化石墨烯層

以步驟1處理后的不銹鋼為工作電極，鉑片為對電極，飽和Ag/AgCl電極為參比電極，冰浴條件下，在-0.1V～1.2V電壓范圍內(nèi)掃描速率為50mV/s循環(huán)伏安條件下進行電化學(xué)沉積循環(huán)5-25次，將不銹鋼上的沉積物在60℃烘箱里烘干20-24小時，得到聚苯胺/氧化石墨烯復(fù)合電極材料。

本發(fā)明因使用電化學(xué)方法制備聚苯胺/氧化石墨烯復(fù)合電極材料，不需要高溫、高真空條件以及特殊的反應(yīng)儀器，與聚苯胺/石墨烯復(fù)合電極材料的其他制備方法比較制備過程簡單，制備成本低廉。電化學(xué)沉積聚苯胺實現(xiàn)了摻雜和聚合的同時進行。并且因為聚苯胺氧化石墨烯復(fù)合膜的形貌厚度等與電化學(xué)反應(yīng)中的溶液濃度及反應(yīng)時間等條件存在著正相關(guān)關(guān)系，所以可以通過簡單的調(diào)控反應(yīng)液濃度、聚合電位和電量方便地控制復(fù)合膜的氧化態(tài)和厚度；另外，所得到的產(chǎn)物無需分離，省去了劇烈攪拌，抽慮步驟，制作過程比較環(huán)保。

附圖說明：

圖1為在本發(fā)明對比例1制得的純聚苯胺的循環(huán)伏安曲線圖。

圖2為本發(fā)明實施例3制得的聚苯胺/氧化石墨烯復(fù)合電極材料的循環(huán)伏安曲線圖。

圖3為本發(fā)明實施例4制得的聚苯胺/氧化石墨烯復(fù)合電極材料的循環(huán)伏安曲線圖。

圖4為本發(fā)明實施例3制得的聚苯胺/氧化石墨烯復(fù)合電極材料SEM照片。