李 亮,唐 芊,陈旭丽

(湖南大学材料科学与工程学院,湖南长沙 410082)

为满足电子设备的需求,纤维状超级电容器需要同时具有良好的机械性能和理想的电化学性能[1]。超级电容器的性能取决于电极材料,而比表面积、电导率和电化学活性等,决定了电极材料的电化学性能[2]。石墨烯是二维碳纳米材料,光学、力学和电学性能优良[3];聚苯胺(PANI)是典型的导电聚合物,具有比电容较高、易合成等优点,广泛用作赝电容材料。纯PANI易发生团聚,在掺杂/去掺杂过程中发生降解,导致比电容降低,且循环稳定性不理想[4]。P.P.Li等[5]将化学法制到的PANI,加到氧化石墨烯(GO)中,还原制备复合纤维。纤维电极以4.20 A/g电流在0～1 V循环5 000次,容量保持率为93%;组装的超级电容器在1.26 A/g电流下的比电容为60 F/g,有待提升。

本文作者以还原氧化石墨烯(RGO)纤维为基底,在表面以电化学沉积法复合PANI,研究RGO/PANI复合纤维的结构和作为超级电容器电极材料的电化学性能。

1 实验

1.1 制备氧化石墨烯(GO)

用改进的Hummers法制备GO[6]。将20 m l浓硫酸(国药集团,AR)加到250 ml三颈烧瓶中,水浴加热至80℃,边磁力搅拌边依次加入4.2 g过硫酸钾(Aladdin公司,99.99%),4.2 g五氧化二磷(Aladdin公司,99.99%),5.0 g石墨粉(国药集团,99.85%),将得到的混合材料继续搅拌4.5 h,保持温度为80℃,此后停止加热,待冷却至室温后真空抽滤。将滤渣用500 ml去离子水搅拌、分散,再次真空抽滤,得到预氧化的石墨粉,在空气中晾干。量取115 m l浓硫酸,置于1 000 m l三颈烧瓶中,在冰水浴中机械搅拌,同时加入预氧化并研磨10 min后的石墨粉。混合均匀后,缓慢加入30 g高锰酸钾(国药集团,AR),再次搅拌均匀,撤除冰水浴,改用水浴将混合溶液加热到35℃。……