聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制备及电化学性能研究
2019-02-13刘淑玲任静
刘淑玲,任静
(1.陕西科技大学 化学与化工学院,陕西 西安 710021;2.陕西省轻化工重点实验室,陕西 西安 710021)
超级电容器作为一种新型储能装置[1],由于其高循环寿命、快速充放电等优点[2-3],在工业、航空等方面得到广泛应用。
聚吡咯(PPy)是一种导电聚合物,具有电导率高等优点[4]。但PPy循环寿命差[5],对此研究者将PPy与较大比表面积氧化石墨烯(GO)[6]进行复合[7]。如Zhang等[8]制备的GO/聚苯胺(PANI)复合材料,其比容量(531 F/g)远高于单体PANI(216 F/g);刘等[9]制备的GO接枝PPy表现出较高比容量[10-11]。由于PPy链上的双键与GO发生Π-Π共轭[12-13],PPy与GO复合后可以有效抑制GO片的无规则堆积[14-16],提高电化学性能。目前关于超级电容器用PPy/GO复合材料探究的报道[17]较少。
本文首先对物理法和化学法制备的PPy/GO电化学性能进行对比,在此基础上,比较了PPy/GO与还原后的PPy/RGO、探究温度及表面活性剂对其电化学性能的影响。
1 实验部分
1.1 试剂与仪器
石墨烯,自制;吡咯(减压蒸馏后于黑暗处低温储存)、对甲苯磺酸、过硫酸铵(APS)、对羟基苯磺酸钠、无水硫酸钠(NaSO4)均为分析纯。
Rigaku D/Max-3c型X射线粉末衍射仪(XRD);Rigaku-S4800型扫描电子显微镜(FE-SEM);Parstat Mc型电化学工作站;TGA Q500型热重分析仪。
1.2 复合材料的制备
1.2.1 物理法氧化石墨烯/聚吡咯复合物(PPy/GO)的制备 称取表面活性剂对羟基苯磺酸钠制备的聚吡咯2.9 g与0.03 g氧化石墨烯(GO)溶于30 mL的蒸馏水中,通过球磨机物理混合1 h,60 ℃真空干燥24 h,得到黑色产物。
1.2.2 化学法原位氧化石墨烯/聚吡咯复合物(PPy/GO)的制备 30 mg氧化石墨烯(GO)溶于30 mL 蒸馏水中,于低温下超声数几小时,至分散均匀。倒入三口烧瓶中,加入0.3 mL预先蒸馏好的吡咯单体(Py)和0.3 g的对羟基苯磺酸钠,置于冰浴下搅拌30 min,滴加1.021 g过硫酸铵(APS),持续反应24 h。……
