碳纳米管_聚苯胺_石墨烯复合纳米碳纸及其电化学电容行为_靳瑜
碳材料领域专家盘点(石墨烯及碳纳米材料)
究员，博士生导师 主要从事新型强润一体化以及耐磨蚀 薄膜材料及其航空航天和船舶领域应用研究工作。
前不久碳材料领域专家盘点（石墨烯及碳纳米材料）本文为大家主要盘点石墨烯及碳纳米材料领域的部分 专家， 供大家参考， 排名不分先后， 如有遗漏欢迎补充指正。
Andre Geim 石墨烯发现者、 2010 年诺贝尔奖获得者、 欧学院院士、北京大学化学与分子工程学院教授、北京石墨烯以及电化学研究。
发展了纳米碳材料的化学气相沉积生长方 法学，建立了精确调控碳纳米管、石墨烯等碳材料结构的系 列生长方法，发明了碳基催化剂、二元合金催化剂等新型生长催化剂，提出了新的碳纳米管 “气 -固”生长模型等。
斌 香港中文大学电子工程系教授，材料科学与技术研究及光电子材料与器件探讨；纳米技术在固态电子材料和器件其所在团队成功突破石墨烯改性防腐涂料研发及应用的技盟石墨烯旗舰计划战略委员会主任。
刘忠范 中国科研究院院长主要从事低维材料与纳米器件、分子自组装兆平中科院宁波材料所高级研究员，博士生导师要从事石墨烯和动力锂离子电池及其材料技术等。
许建中心主任主要从事石墨烯及新型二维固态半导体电子中的应用（如扫描探针显微术和近场显微术， 纳米材料和器件构筑与表征）等。
王立平中科院宁波材料所研术瓶颈，开发出拥有自主知识产权的新型石墨烯改性重防腐主要研究方向有三维碳烯的拓扑 Node-Line 物性；结构与高压相变；表面吸附与重构；金属的高温非谐效子晶体材料的制备、物性与应用：高质量石墨烯及其宏观体 材料的 CVD 控制制备； 高品质石墨烯的化学法规模化制备； 石墨烯在锂离子电池和超级电容器方面的应用；石墨烯在柔性光电器件和储能器件方面的应用探索；石墨烯在热管理、法（CVD ）生长石墨烯薄膜与其它二维原子层材料、石墨烯/高分子复合材料、 三维石墨烯结构、 以及在热管理、 传感器、材料研究，合成水溶和油溶可加工石墨烯研究，基于石墨烯 的二维纳米能源材料和电子器件研究，基于石墨烯电极材料 在太阳能电池和场效应晶体管器件的应用研究，可控纳米结 构功能碳材料、 有机 /无机杂化材料的设计合成及其在能源储存和转化的应用研究（主要基于超级电容器，锂离子电池，涂料等。
石墨烯聚苯胺复合材料的制备及其电化学性能
石墨烯聚苯胺复合材料的制备及其电化学性能一、本文概述本文旨在探讨石墨烯聚苯胺复合材料的制备工艺及其电化学性能。
石墨烯，作为一种二维的碳纳米材料，因其出色的电导性、高比表面积和良好的化学稳定性，在电化学领域具有广泛的应用前景。
聚苯胺，作为一种导电聚合物，具有良好的电化学活性和环境稳定性。
将石墨烯与聚苯胺复合，可以充分发挥两者的优势，提高复合材料的电化学性能。
本文将首先介绍石墨烯和聚苯胺的基本性质，然后详细阐述石墨烯聚苯胺复合材料的制备方法，包括溶液混合法、原位聚合法等。
随后，通过对制备的复合材料进行结构表征和电化学性能测试，分析其电化学性能的影响因素及优化条件。
本文还将讨论石墨烯聚苯胺复合材料在超级电容器、锂离子电池等电化学器件中的应用潜力，并展望其未来的发展前景。
通过本文的研究，旨在为石墨烯聚苯胺复合材料的制备和应用提供理论支持和实践指导，推动其在电化学领域的广泛应用。
二、石墨烯聚苯胺复合材料的制备方法石墨烯聚苯胺复合材料的制备是一个融合了化学合成和纳米材料制备技术的复杂过程。
这种方法的关键步骤包括石墨烯的制备、聚苯胺的合成以及两者的复合。
我们需要制备高质量的石墨烯。
这通常通过化学气相沉积（CVD）法、氧化还原法或剥离法实现。
其中，氧化还原法是最常用的一种方法，它通过将天然石墨与强氧化剂反应，生成氧化石墨，再经过热还原或化学还原得到石墨烯。
接下来，我们合成聚苯胺。
聚苯胺的合成通常通过化学氧化聚合法进行，如使用过硫酸铵作为氧化剂，在酸性条件下将苯胺单体氧化聚合，生成聚苯胺。
制备石墨烯聚苯胺复合材料的核心步骤是将石墨烯和聚苯胺进行有效复合。
这可以通过溶液混合法、原位聚合法或熔融共混法实现。
其中，溶液混合法是最常用的一种方法。
将石墨烯分散在适当的溶剂中，然后加入聚苯胺溶液，通过搅拌或超声处理使两者充分混合。
随后，通过蒸发溶剂或热处理使复合材料固化。
为了进一步提高复合材料的性能，我们还可以在制备过程中引入其他添加剂或进行后处理。
基于碳纸电极电化学快速合成聚苯胺纳米纤维
基于碳纸电极电化学快速合成聚苯胺纳米纤维张悦;汪广进;潘牧【摘要】利用碳纸电极,采用循环伏安法、恒电流法和恒电位法等电化学聚合法快速合成了高氯酸掺杂聚苯胺纳米纤维.利用电子显微镜、红外光谱和四探针测定仪等对聚苯胺的微观形貌结构、掺杂度和电导率进行了研究.用循环伏安法对聚苯胺的电化学特征进行了分析.研究发现,3种方法合成的聚苯胺均为纳米纤维状结构,长度达3 μm,直径为50 ～ 150 nm.其中,循环伏安法合成的聚苯胺纳米纤维的均一性和电导率均优于其它2种方法,其电导率高达5.97 S/cm.另外,聚苯胺合成速率顺序为恒电流法＞循环伏安法＞恒电位法,且恒电流法合成的聚苯胺纳米纤维电极材料的放电比容量最大(578 F/g),电容性能最好.【期刊名称】《高等学校化学学报》【年(卷),期】2014(035)010【总页数】5页(P2234-2238)【关键词】聚苯胺;纳米纤维;碳纸;电聚合【作者】张悦;汪广进;潘牧【作者单位】武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,武汉430070;武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,武汉430070;湖北工程学院化学与材料科学学院,孝感432000;武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,武汉430070【正文语种】中文【中图分类】O631;O621.3聚苯胺(PANI)是导电高聚物领域最受关注的三大导电高分子材料(聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯)之一, 它具有合成方法简单、化学稳定性和热稳定性良好、电导率高及电化学性能好等优点[1], 在二次电池[2]、电致变色器件[3]、电磁屏蔽[4]、抗静电[5]、传感器[6]及金属防腐[7]等领域具有广阔的应用前景. 目前, 合成聚苯胺方法主要有化学氧化聚合法、电化学聚合法和乳液聚合法等[8]. 电化学方法合成聚苯胺可精细控制反应条件及聚合反应的起始; 反应原材料种类较少, 不掺入表面活性剂和氧化剂等分子, 纯度更高[9]. 聚苯胺的电化学聚合是在含苯胺单体的酸性电解液中, 选择适当电化学条件, 使苯胺在阳极上发生氧化反应, 在电极表面生成聚苯胺薄膜[10]. Gupta等[11]采用恒电压电化学方法, 反应10 min, 在不锈钢电极上得到直径30～60 nm聚苯胺纳米线薄膜, 膜厚为20 μm, 面积1 cm ×1 cm. Delvaux等[12]采用循环伏安法电聚合得到直径50～200 nm聚苯胺纳米管, 与化学氧化聚合法相比, 聚苯胺纳米管的生长速率和长度均易于控制. Weng等[13～15]采用电化学方法合成了聚苯胺纳米纤维、聚苯胺纳米线及分形状聚苯胺等不同纳米结构薄膜. 但电化学方法只适于合成小批量聚苯胺, 且合成速度慢[16]; 同时产物在电极上生成, 难以剥离, 限制了其应用. 通过与环氧树脂共混可以作为金属防腐涂层应用[17]. 聚苯胺的电化学聚合通常是在光滑电极上进行, 如铂片、导电玻璃、铁片、铜片、金片或不锈钢片[9], 这类电极比表面积小, 聚苯胺成核点较少, 产物量少. 碳纸作为质子交换膜燃料电池的电极材料[18], 具有良好电子传导能力及多孔质结构、轻质和柔性, 还具有较大粗糙度和比表面积[19], 因此以碳纸作为电聚合聚苯胺的基底材料有利于电聚合过程中产物成核点的形成及聚合反应物和产物的传输, 满足电聚合反应快速进行的要求. 但目前未见到将多孔碳纸作为电化学聚合聚苯胺电极材料的研究. 本文以碳纸作为基底材料, 分别采用循环伏安法(CV)、恒电流法(GM)和恒电位法(PM)快速合成了大量导电聚苯胺纳米纤维, 并对导电聚苯胺纳米纤维的结构和物化性能进行了研究.1.1 试剂与仪器苯胺, 上海凌峰化学试剂有限公司, 经减压蒸馏后使用. 高氯酸和硫酸, 分析纯, 国药集团化学试剂有限公司. 无水乙醇, 分析纯, 天津化学试剂公司. 碳纸, 型号TGP-H-60, 日本东丽公司, 经无水乙醇冲洗干净, 烘干后备用. 所用溶液均用去离子水配制. 普林斯顿V3电化学工作站(上海莱瑟光谱仪器分析技术有限公司); KQ3200B型超声波清洗器; DZF-6050型真空干燥箱, 上海索谱仪器有限公司; S-4800场发射扫描电子显微镜和H-600高分辨透射电子显微镜, 日本日立有限公司, NeXus傅里叶变换红外光谱仪, 美国NiColet公司, KBr压片法制样; SDJ-30型手动式液压机; SDY-Ⅰ型四探针仪; Chi604d电化学分析仪, 上海辰华仪器公司.1.2 聚苯胺纳米纤维的制备配制0.2 mol/L苯胺和0.6 mol/L高氯酸(HClO4)的电解液, 采用三电极体系, 以碳纸作为工作电极, 铂片作为辅助电极, 饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极, 分别采用循环伏安法、恒电流法和恒电位法进行电聚合反应. 其中, 循环伏安法电压范围为1～3 V, 扫描速率50 mV/s; 恒电流法电流密度为60 mA/cm2; 恒电位法电压为3 V. 另用导电玻璃(ITO)和金电极作为工作电极, 采用恒电流法进行电聚合反应, 电流密度60 mA/cm2. 将上述合成的聚苯胺经滤膜过滤, 反复用去离子水洗涤, 加无水乙醇超声分散30 min, 在50 ℃下真空干燥24 h得到掺杂态聚苯胺粉末样品. 将过滤洗涤后的产物加入到50 mL 0.2 mol/L的氨水溶液中, 在室温下搅拌4 h, 再静置6 h, 然后过滤产物, 并用去离子水反复洗涤至滤液的pH≈7,最后将产物置于50 ℃干燥24 h得到本征态 PANI(EB). 循环伏安测试采用三电极体系, 工作电极为聚苯胺/碳纸电极, 辅助电极为铂黑电极, 参比电极为饱和甘汞电极(SCE), 在1 mol/L H2SO4溶液中进行测试, 扫描电势范围-0.2～0.8 V, 扫描速率20 mV/s.2.1 聚苯胺的合成速率图1为不同工作电极GM电聚合聚苯胺后电解液的照片. 采用多孔碳纸电极, 在较大电流和电压条件下, 反应30 s左右即可在碳纸电极上生成0.5 mm厚聚苯胺薄膜, 聚合反应10 min, 有大量产物悬浮在溶液中, 呈墨绿色. 而采用导电玻璃作基底, 在同样条件下, 可以在导电玻璃表面生成一层致密的聚苯胺薄膜, 但溶液中只有少量产物. 采用金电极作基底, 只能在电极表面生成聚苯胺薄膜, 溶液中没有产物. 因此, 与导电玻璃和金电极等光滑电极相比, 采用碳纸电极作基底, 可快速且大量合成导电聚苯胺. 图2为CV, GM和PM电聚合聚苯胺的合成速率曲线. 可以看出, 采用碳纸作为基底材料, 聚苯胺合成速率明显高于以导电玻璃作为基底材料, 聚合反应10 min, 单位面积电极得到聚苯胺质量分别为162, 195, 121和8 mg, 平均聚合速率分别为16.2, 19.5, 12.1和0.8 mg/(min·cm2). 可见, 采用GM电聚合聚苯胺, 以碳纸电极作基底, 聚苯胺的合成速率约为以导电玻璃作基底时的25倍, 且GM合成聚苯胺速度最快; 其次是CV; PM合成聚苯胺速度最慢. 这可能与电化学合成掺杂聚苯胺的聚合机理相关.2.2 聚苯胺的形貌特征图3和图4为合成聚苯胺的SEM和TEM照片. 从SEM照片可以看出, 合成聚苯胺呈纤维状. CV, GM和PM合成聚苯胺纤维直径分别为80～100, 50～90和100～150 nm, 其中CV合成聚苯胺纤维的均一性最好. 这可能是由于采用CV电聚合时, 电位正向快速扫描可以提供瞬时较大的极化过电位而使聚合物结晶变小, 在随后的电位负扫描过程中使聚合停滞, 在电极/溶液界面单体浓度得到补充, 从一定程度上减小了电聚合过程中的浓差极化, 使得聚苯胺纳米纤维的结晶度和均一性最好. 从TEM照片可以看出, 3种合成方法的单根聚苯胺纳米纤维长度为3 μm左右, 长径比可达60.2.3 聚苯胺的红外光谱图5为聚苯胺纳米纤维的红外光谱. 817 cm-1对应苯环C—H面外弯曲振动峰, 1122 cm-1对应苯环C—H面内弯曲振动峰, 1290 cm-1对应C—N伸缩振动峰,1444 cm-1对应CN伸缩振动峰, 1491 cm-1对应醌环的CC伸缩振动峰, 1567 cm-1对应苯环的CC伸缩振动峰, 与文献[20,21]报道的掺杂态聚苯胺的特征峰位置相符. 1290 cm-1对应双极子C—N键伸缩峰, 表明聚苯胺处于掺杂态且以导电的翠绿亚胺盐形式存在. 掺杂会导致聚合物分子链中的电子云密度下降, 从而降低原子间力常数, 产生诱导效应; 同时掺杂还能增加分子链中电子及电荷的离域化作用, 以形成共振, 产生共轭效应. 这2个作用使得基团振动频率下降[22]. 与PM相比, CV和GM合成聚苯胺的C—N伸缩振动峰向低频方向移动, 说明CV和GM 电聚合时, 聚苯胺掺杂度更大, 其中CV合成聚苯胺掺杂度最大.2.4 聚苯胺的电导率由CV, GM和PM合成的聚苯胺样品以及本征态聚苯胺(EB)的电导率如图6所示. 可见, 经HClO4掺杂的PANI电导率比本征态PANI提高了20倍以上, 并且CV 合成的PANI电导率最大. 这是因为PANI经酸掺杂后, 分子链上的电荷发生离域, 电子云重排, 形成共轭结构, π电子容易跃迁, 使PANI具备导电性[23]. CV合成的PANI纳米纤维的共轭结构比较好, 链较长, PANI结晶度较高, 有利于载流子的流动性[24], 且CV合成的PANI掺杂度最高, 因而其导电性能最好. 因此CV合成的聚苯胺纳米纤维可应用于锂离子电池电极材料[25]及金属防腐领域[26].2.5 聚苯胺的循环伏安特性图7为3种方法合成的聚苯胺纳米纤维循环伏安曲线. 可以看到, 在-0.2～0.8 V电压范围内, 聚苯胺的CV曲线均出现2对氧化还原峰, 且对称性较好, 表明3种方法合成的聚苯胺纳米纤维电极材料均具有可逆充放电性能和赝电容特征[27]. 这是由于聚苯胺可进行从完全还原态变为中间氧化态(P1/P3), 再从中间氧化态变为完全氧化态(P2/P4)的可逆转变[28,29]. 其中恒电流法合成的聚苯胺纳米纤维的峰值电流最大, 具有较好的电容性能. 可按Cm=S/2vUm(其中S为伏安曲线的积分面积; v 为扫描速度; U为窗口电压, m为电极材料质量)计算电极材料放电比容量. 在扫描速度20 mV/s下, 恒电流法合成的聚苯胺纳米纤维电极材料的放电比容量最大(578 F/g), 电容性能最好; 其次是恒电位法, 放电比容量为512 F/g; 循环伏安法合成的聚苯胺放电比容量最小(445 F/g). 3种方法合成的聚苯胺纳米纤维电极材料的放电比容量均高于文献值[27,30], 表明其可应用于超级电容器电极材料.综上所述, 利用碳纸电极, 采用CV, GM和PM方法在较大的电流及电压条件下, 实现了PANI纳米纤维的快速生长, 其中GM合成PANI纳米纤维的速率最快, PANI 合成速率约为以导电玻璃作基底时的25倍. 得到长度达3 μm, 直径为50～150 nm的HClO4掺杂的PANI纳米纤维, 其中CV合成PANI纳米纤维的均一性和电导率均优于GM和PM. GM合成的PANI纳米纤维电极材料的放电比容量最大(578 F/g), 电容性能最好. 3种方法合成的PANI纳米纤维可应用于超级电容器电极材料. 碳纸作为电聚合PANI纳米纤维的基底材料, 也为电化学快速合成纳米结构导电高聚物提供了思路.[1] Macdiarmid A. G., Chiang J. C., Richter A. F., Epstein A. 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α-MnO_2石墨烯纳米复合物的合成及其电化学性能研究
０引言
锂离 子 电池 因其 具有 质量 轻 、 电压 高 、 容 量大 、
功率大、 放 电 平稳 和环 境 友好 等 优 点 ， 被 认 为 是 移 动储 能体 系 中最具潜 力 的系统【 。电极 材料 对 电池 性 能起着 决 定性 的作 用 ． 也 是 目前 锂 离子 电池 进 一 步 发展 所受 到 的主要 制约 ， 寻 找新 的 电极 材料 和 改 善传 统 电极材 料成 为现在 该领 域研 究 的主要 方 向。 二氧 化锰 具有 独 特 的结 构 和 化学 组 成 ， 具 有 优 越 的 电化学 性 能，目前 Ｍｎ Ｏ 作为 一种 极 具潜 力 的
减 问题 ， 主要 是 因为 石 墨烯 的导 电率 高 ， 结 构 柔 韧 为纳 米粒 子提 供 了缓 冲空 问 ， 容纳 锂嵌 入脱 出过程 中纳米 粒子 的体 积变化 。另一方 面纳米 粒子 分散 在
石 墨烯层 问 ． 也可 同时减 少在 充／ 放 电循环 过 程 中纳 米粒子 和石 墨烯 的 团聚 。 目前 有关 Ｍｎ ０ ２ ／ 石 墨烯 纳
０ 【 一 Ｍｎ Ｏ ｄ石墨烯纳米复合物的 合成及其 电化学性能研究
崔 瑜 彭 锂
１ 燕山大学环境与化学工程学院（ ０ ６ ６ ０ ０ ４ ）２ 燕山大学河北省应用化学重点实验室（ ０ ６ ６ ０ ０ ４ ）
摘 要： 通 过 回 流 原位 复合 方 法 制备 了 ｏ ｃ － Ｍｎ Ｏ ／ Ｘ ； 墨 烯 纳 米 复 合 物 。通 过 ｘ一 射 线衍 射 （ ＸＲＤ） 和 热 重 方 法
应釜中， 并 加 以密 封 ， 放 入气 氛 电 阻炉 中 ， 在 １ ８ ０ ｏ Ｃ
碳纳米管／导电聚苯胺复合材料的制备及相互作用研究进展
・６ ５・
碳纳 米 管／ 电聚 苯胺 复 合材 料 的制 备及 相 互作 用研 究进 展 导
王素敏 Ｌ ， 。 王奇观 ， 山 思。 。森
（ 西安工业大学材料 与化工学 院 ， １ 西安 ７ ０ ３ ； 日本东邦大学理学部 ， １０ ２ ２ 船桥 ２ ４８ １ ） ７—５ ０ 摘要 综述 了近年 来通过原位 聚合 法和化 学共价法制备碳 纳米管／ 电聚苯胺 复合材料 的最新研 究进 展 ， 导 并
且重点分析 了碳 纳米管、 聚苯胺之 间的相互作用。与原位 聚合 法相 比， 学共价 法制备 的碳纳米 管／ 电聚苯胺分 子 化 导 间除 了Ⅱ 相互作 用外， 还存在 着强烈 的化 学键作 用， 能够显 著提 高导电聚苯胺 的热稳定性 ， 同时， 电聚苯胺 可提 导
高官 能 化碳 纳 米 管 的 电化 学氧 化 还 原 稳 定 性 。
（ Ｃｏ ｌｇ ｆＭ ａ ｅ ｉ ｌ ａ ｄ Ｃ ｅ ｃ ｌＥ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ １ ｌ ｅｏ ｔ ｒ ｓ ｎ ｈ ｍｉａ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ，Ｘｉａ ｃ ｎ ｌ ｇｃ ｌ ｅ ａ ’ ｎ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｉａ ｉ ｅ ｓｔ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｙ，Ｘｉ ａ １ ０ ２ ’ｎ７０ ３ ； ２ Ｆ ｃ ｌ ｆＳ ｉｎ ｅ ａ ｕ ｔ ｏ ｃｅ ｃ ，Ｔｏ ｏ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ，Ｆ ｎ ｂ ｓ ｉ ７ — ５ ０ ｙ ｈ ｉｅ ｓｔ ｙ ｕ ａ ａ ｈ ４ ８ １ ） ２
１ 概 况
导 电聚苯 胺 （ ｏ ｄ ｃｉｅｐ ｌａ ｉｎ ，ｃ ＡＮＩ 具 有 电 导 Ｃ ｎ ｕ ｔ ｏｙ ｎｌ ｅ Ｐ ｖ ｉ ）
环保 型水基 分散 体 系 ， 由于大 量 的绝 缘 性 掺 杂剂 的存 在 ， 常 使整 个体 系的电导率 很难得 到进 一步 提 高 ， 力 学性 能和 热 且 稳定性 能均较 低 。所 以如何 进一 步提 升 聚苯胺 的电导 率 ， 提
石墨烯聚合物柔性电容传感器制备及性能研究
２)可知,当ε 增大、
A 增大、
d 减小时,会产 生
较大的电容信号,获得较好的传感性能.
(
２)将 PDMS 均匀旋涂 在 ８０ 目 的 砂 纸 表 面,
放入真空箱 ２０ mi
n,取出 后 放 置 在 加 热 板 上 使 其
固化.
(
３)在步骤(
２)的基础上再次旋涂极薄的一层
PDMS,在其半固化状态时将步骤(
验测试了三种压力传感器的传感特性.
１ 柔性电容式压力传感器的工作原理
电容式压力传感器内部的微电容可以简化为
平行板电容 器,其 工 作 原 理 如 图 １ 所 示.传 感 器
介电层的有效相对介电常数ε 可根据一般的混合
规则由下式给出:
()
()
()
α
α
εα ＝εai
rVa
i
r ＋εPDMSVPDMS
(
摘要:为了研究不同微结构对柔性电容式压力传感器性能的影响,采用成本较低的旋涂技术制备了
无微结构、单层微结构和双层咬合微结构的柔性电容式压力传感器.通过对三种传感器进行测试试验,
对比分析了具有不同微结构传感器的灵敏度,同时,对具有单层砂纸微 结 构 传 感 器 的 响 应 特 性、重 复 特
性和迟滞特性进行了测试分析.试验结果表明,在 ２０kPa 的 载 荷 下,具 有 单 层 砂 纸 结 构 的 柔 性 电 容 式
en
s
o
r
将式(
１)代入下式
C＝
εA
d
(
２)
式 中,
C 为电容;
ε 为介电常数;
A 为极板接触面积;
d 为极
板间距.
可得介电层为 PDMS 时的电容公式:
【国家自然科学基金】_聚苯胺(pani)_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140730
磺化 磷酸铁锂 磁场 碳纸 碳纳米管复合材料 碳纳米管/聚苯胺复合材料 碳纳米管 碳化钨 矩形管 界面聚合 电致变色 电沉积 电极 电化学共聚 电化学 生长 生物传感器 水溶性 氧化亚铜 气相色谱 气敏材料 气敏机理 气体传感器 比电容 正极材料 模板法 有机发光分子结构 有机发光分子 有机化学合成法 有机 插层聚合 掺杂剂 掺杂 扫描电子显微镜 性能 微乳液 微/纳米球 循环伏安法 形貌 导电聚苯胺 导电率 导电性 失效行为 多色电致变色器件 复合物 复合材料构件 固相微萃取 反应条件 厚度 压力 单极脉冲 化学氧化聚合 化学合成 包覆
1 1 1 1 1 1
53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106
53 54 55 56 57 58
pw12/pani/tio2 pani/cnts复合材料 p(st-ba-an)/pani la0.7ca0.3fe0.25co0.75o3 fe3o4/pani抗氧化水基磁流体 ceo2-tio2复合物
推荐指数 13 3 3 3 3 3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2008年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
微生物燃料电池
微生物燃料电池摘要：微生物燃料电池的研究集中于产电细菌、电极材料和电池反应器构型等方面,同时,微生物燃料电池在废水处理、生物修复等方面具有广阔的应用前景。
本文介绍了微生物燃料电池的原理、影响微生物燃料电池的因素及近几年微生物燃料电池在环境污染治理中的研究进展。
关键词：微生物燃料电池双室质子交换膜微生物燃料电池（Microbial Fuel Cell, MFC）是利用微生物的催化作用将废弃物中碳水化合物的化学能转化为电能的一种装置[1]。
MFC 是一种清洁能源，符合循环经济、清洁生产和可持续发展的要求。
随着微生物、电化学及材料等学科的发展，MFC 的结构和性能不断改善[2]，逐步向环境领域扩展。
MFC的构造在双室[3]的基础上出现了单室[4]及升流式MFC[5]，底物由单一小分子有机物，如醋酸钠[3]、葡萄糖[4]，转向大分子混合有机物，如氯酚废水[6]、秸秆废水[7]、啤酒废水[8]等。
本文对MFC的工作原理、构造态进行了讨论，对提高MFC性能的途径和方法进行了整合。
1MFC工作原理及结构1.1MFC工作原理微生物燃料电池以附着于阳极的微生物作为催化剂,降解有机物(葡萄糖、乳酸盐和醋酸盐等) 产生电子和质子。
产生的电子传递到阳极,经外电路到达阴极,由此产生外电流;产生的质子通过分隔材料(质子交换膜(PEM) 或盐桥) 或直接通过电解液到达阴极,在阴极与电子、氧化物(铁氰化钾、氧气等) 发生还原反应,从而完成电池内部电荷的传递[9]。
而MFC另外一个重要的过程就是电子的转移(图1)[10]。
目前学术界普遍接受的观点有三种：（1）细胞膜：该机理认为，生长在电极表面的细菌只有将细胞膜接触到电极的表面，代谢过程产生的电子才能通过细胞膜中的细胞色素传导到电极上[11]。
有机物在细菌体内代谢，通过同化作用生成细胞体，异化作用生成CO2，释放的电子通过细胞色素传导到电极表面。
直接电子转移需要微生物拥有膜连接电子运输蛋白质中间体，这种中间体能够将电子从细胞内部转移到外部，进而达到固态电子受体表面。
聚苯胺碳复合物的合成及其电化学性能
摘 要：采用化学法合成了聚苯胺 / 活性炭（ PANi / C） 和聚苯胺 / 石墨（ PANi / G） 复合材料，并研究了其电化学
性能． 在合成过程中，加入石墨或活性炭均可提高 PANi 的产率，尤其加入活性炭． 所获得的 PANi / C、PANi / G
复合物的电导率高于聚苯胺与活性炭（ PANi + C） 、聚苯胺与石墨（ PANi + G） 混合物及 PANi 的电导率，其中
第 20 卷 第 1 期 2 0 1 2年2月
材料科学与工艺 MATERIALS SCIENCE ＆ TECHNOLOGY
Vol． 20 No． 1 Feb． ，2012
聚苯胺 /碳复合物的合成及其电化学性能研究
韩家军1 ，耿 林1 ，程瑾宁2 ，朱 超2
（ 1． 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院，哈尔滨 150001； 2． 哈尔滨工业大学（ 威海） 海洋学院，威海 264209）
加入石墨的 PANi / G 复合物电导率明显增大． 以 PANi、PANi / G 和 PANi / C 作为 Zn － PANi 二次电池阴极材
料，其放电比容量分别为 74． 1 mAhg － 1 、101． 3 mAhg － 1 和 118． 7mAhg － 1 ，电池库伦效率达 90 － 100% ．
导电聚合物被人们发现以来，聚苯胺（ PANi） 由于具有高电导率、高理论比容量、优异的氧化还 原可逆性和原料的价廉易得等优点［1］，适宜用作 电池的活性物质而受到研究者们较多关注． 导电 聚合物 PANi 制备简单，而且无毒，可由化学法制 成 PANi 粉末，也可由电化学法制成 PANi 膜［2，3］． 因此，锌 － 聚苯胺（ Zn － PANi） 二次电池的研究受 到广泛关注［4］． 但随着研究的深入，Zn － PANi 电 池仍然存在许多问题： 在充放电过程中，PANi 的 利用率低下，过充电条件下 PANi 会分解，并且电
碳纳米纤维负极材料制备及其电化学性能
碳纳米纤维负极材料制备及其电化学性能作者：周荣鑫葛烨倩来源：《现代纺织技术》2022年第01期摘要：为了获得性能优异的碳纳米纤维负极材料并对材料的碳化工艺进行探讨，利用静电纺丝技术和高温碳化制备一维碳纳米纤维负极材料。
对获得的碳纳米纤维的形貌、化学成分结构及电化学性能进行测试分析，得到优化的预氧化和碳化条件。
结果表明：在预氧化条件为250℃、120 min，碳化条件为800℃、120 min条件下制得的碳纳米纤维具有较好的形貌特征及化学性能，平均直径为190 nm，此时碳结构更加有序，碳含量达到73.7%。
通过组装锂离子电池测试电池充放电性能，得到在100 mA/g的电流密度下，放电比容量达到568.4 mAh/g，经过100圈循环后容量保持率达77.3%。
关键词：静电纺丝;碳纳米纤维;负极材料;电化学性能;锂离子电池中图分类号：TS151文献标志码：A文章编号：1009-265X（2022）01-0041-06Abstract： In order to obtain carbon nanofiber anode materials with excellent performance and investigate the carbonization process of the materials， one-dimensional carbon nanofiber anode materials were prepared by means of electrospinning and high-temperature carbonization. The morphology， chemical composition， structure and electrochemical properties of the resulting carbon nanofibers were tested and analyzed， and the optimized pre-oxidation and carbonization conditions were obtained. The results indicate that the carbon nanofibers prepared under the pre-oxidation conditions of 250℃， 120 min， and the carbonization condition of 800℃， 120 min have better morphological characteristics and chemical properties. The average diameter is 190 nm. The carbon structure is more ordered， with a carbon content of 73.7%. By assembling a lithium-ion battery and testing the charging-discharging performance of the battery， we find that the specific discharge capacity reaches 568.4 mAh/g at a current density of 100 mA/g， and the capacity retention rate reaches 77.3% after 100 cycles.Key words： electrospinning; carbon nanofibers; anode material; electrochemical properties; lithium-ion battery锂离子电池作为二次电池，具有体积小、容量大、循环寿命长、绿色可持续等优点，被广泛用于日常生活各类便携式电子设备中，并在电动汽车、国家电网等领域产生越来越大的影响[1]。
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碳纳米管/聚苯胺/石墨烯复合纳米碳纸及其电化学电容行为靳瑜1,2陈宏源2,3陈名海2,*刘宁1,*李清文2(1合肥工业大学材料科学与工程学院,合肥230009;2中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所,苏州215123;3中国科学院研究生院,北京100049)摘要:通过真空抽滤的方法制备碳纳米管纸,并对其进行循环伏安电化学氧化处理.以该电化学氧化处理的碳纳米管(CV-CNT)纸为基体,采用电化学聚合沉积聚苯胺(PANI),随后吸附石墨烯(GR),制备具有三明治夹心结构的碳纳米管/聚苯胺/石墨烯(CV-CNT/PANI/GR)复合纳米碳纸.该结构外层为GR,内层由PANI 包裹的CNT 形成网络骨架,充分发挥三者各自优势构建柔性电极材料.用场发射扫描电镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱对其形貌与结构进行表征,并测试其电化学性能.研究发现:PANI 呈纳米晶须状,并均匀包裹在CV-CNT 表面;该复合碳纸具有良好的电容特性、大电流充放电特性以及良好的循环稳定性能.电流密度为0.5A ·g -1时,比电容可达415F ·g -1;20A ·g -1时仍能保持106F ·g -1的比电容.由于GR 的保护作用,1000次循环之后较CV-CNT/PANI 保持更高的有效比电容.该CV-CNT/PANI/GR 复合碳纸展现出在高性能超级电容器柔性电极材料的潜在应用价值.关键词:碳纳米管;聚苯胺;石墨烯;电化学聚合;电容中图分类号:O646Carbon Nanotube/Polyaniline/Graphene Composite Paper and ItsElectrochemical Capacitance BehaviorsJIN Yu 1,2CHEN Hong-Yuan 2,3CHEN Ming-Hai 2,*LIU Ning 1,*LI Qing-Wen 2(1School of Materials Science and Engineering,Hefei University of Technology,Hefei 230009,P .R.China ;2Suzhou Institute ofNano-tech and Nano-bionics,Chinese Academy of Sciences,Suzhou 215123,Jiangsu Province,P .R.China ;3Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,P .R.China )Abstract:Flexible carbon nanotube/polyaniline/graphene (CNT/PANI/GR)composite papers were prepared by electrochemical polymerization of PANI on cyclic voltammetry electrochemical oxidized CNT (CV-CNT)papers and the successive adsorption of T,PANI,and GR provided a flexible conducting network skeleton,faradaic pseudocapacitive material,and surface conductivity modification properties,respectively.The composite papers exhibited a sandwich structure with an outer layer of GR and an inner layer composite network of CV-CNT/PANI,taking full advantage of the superior properties of the three components.The structure and morphology were characterized by field emission scanning electron microscopy (FE-SEM),transmission electron microscopy (TEM),and Raman spectroscopy.The chemical capacitance characteristics were studied thoroughly.It was shown that PANI nanowhiskers wrapped around the CV-CNT surface evenly.The composite paper exhibited enhanced capacitance and high current charge/discharge characteristics as a supercapacitor electrode.The specific capacitance level could reach 415F ·g -1at a current density of 0.5A ·g -1and maintain a level of 106F ·g -1at the higher current density of 20A ·g -1.In the protection of GR,the composite maintained a higher capacitance than[Article]物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao )Acta Phys.-Chim.Sin.2012,28(3),609-614March Received:October 9,2011;Revised:December 28,2011;Published on Web:January 16,2012.∗Corresponding authors.CHEN Ming-Hai,Email:mhchen2008@;Tel:+86-512-62872552.LIU Ning,Email:ningliu@.The project was supported by the Science and Technology Project of Suzhou,China (SYG201018)and Production and Research Collaborative Innovation Project of Jiangsu Province,China (BY2011178).苏州市科技项目(SYG201018)及江苏省产学研联合创新项目(BY2011178)资助ⒸEditorial office of Acta Physico-Chimica Sinicadoi:10.3866/PKU.WHXB201201162609Acta Phys.⁃Chim.Sin.2012V ol.28CV-CNT/PANI after1000cycles,suggesting that the CV-CNT/PANI/GR composite would be an ideal flexible electrode material for a supercapacitor.Key Words:Carbon nanotube;Polyaniline;Graphene;Electrochemical polymerization;Capacitance1引言电子产品的柔性化已经成为当前电子消费市场的时尚潮流,从而刺激对柔性储能器件的持续增长,其中轻质柔性超级电容器近年来成为新的研究热点.1导电聚合物聚苯胺(PANI)由于自身良好的电容特性和可加工性,在超级电容器电极材料,尤其是柔性电极材料中受到广泛关注.2,3但是由于其循环稳定性差、4自放电等缺点,严重制约着其实际应用.与纳米碳材料结合能显著改善PANI电容性能,提高循环稳定性,获得具有实际应用前景的复合纳米碳纸.目前,纳米碳纸及其复合材料在轻质柔性能源存储领域的研究主要集中在静电纺制备碳纳米纤维(CNF)纸、5-8石墨烯(GR)纸和碳纳米管(CNT)纸.静电纺制备的CNF纸虽然比电容较高,但脆性大,力学强度不足,Yan等9利用静电纺制备的CNF/ PANI复合纸比电容可达638F·g-1.GR由于其巨大的比表面积和优异的导电性,10,11使得GR基电极材料体现出优秀的电容特性,Zhu等12将GR进行活化处理,采用TEABF4/AN电解质所组装的电容器能量密度高达70Wh·kg-1,Cheng等13在GR纸上电沉积MnO2制备的GR/MnO2纸比电容可达328F·g-1, Wang等14通过在GR纸上阳极电化学沉积的方法制备的GR/PANI纸比电容可达233F·g-1.但GR由于自身超薄的二维平面结构,薄膜堆垛密度高,大孔结构不足,随着碳纸厚度增加大电流电容行为下降明显.CNT纸不仅具有良好的力学强度和柔韧性,同时具备高的导电性,在能源存储领域有着巨大的应用前景,Chou15以及Lee16等都在这一方面进行了研究.因此,结合三方面优势,构建CNT/PANI/GR复合电极材料,充分发挥GR良好电容性能和CNT空间骨架结构的大孔特性,提高PANI复合电极材料的电化学电容行为.本文以电化学氧化处理的CNT(CV-CNT)纸为基体,采用电化学聚合沉积PANI并吸附GR制备CV-CNT/PANI/GR夹心结构纳米碳纸,发挥三者各自优势,制备高比电容、高功率密度和高循环稳定性的柔性电极材料.2实验部分2.1试剂与仪器试剂:多壁碳纳米管(CNT,中国科学院成都有机化学有限公司,d>50nm);聚乙烯吡咯烷酮K-30 (PVP),苯胺(aniline),浓硝酸(≥68%)及浓硫酸(≥98%),国药集团化学试剂有限公司;氧化石墨烯按照文献17自制.仪器:电化学工作站(CHI660C,上海辰华仪器有限公司);激光共聚焦拉曼光谱仪(LABRAM HR,日本Horriba-JY);冷场发射扫描电子显微镜(FE-SEM,S-4800,日本HITACHI);透射电子显微镜(TEM,Tecnai G2F20S-twin,美国FEI);蓝电电池测试系统(LAND,CT2001A).2.2CNT纸及其电化学氧化处理将500mg经盐酸纯化后的CNT分散于1L去离子水中,分散剂为PVP,用高速砂研机搅拌研磨1 h,将分散浆料洗涤、过筛,得到稳定的CNT分散液,随后通过纤维素滤膜(Φ25cm,孔径0.45μm)真空泵抽滤,待半干时将CNT纸与滤纸分离,获得厚度约65μm的CNT纸.研究表明,CNT因自身的结构因素,直接作为电极材料比电容较低,电化学氧化处理是打开CNT键帽、增大比表面积、提高电容量的简单有效方式.18剪取5cm2的CNT纸制成电极,浸入1mol·L-1HNO3溶液进行循环伏安电化学氧化处理,电位区间为1-2V,扫描速率为50mV·s-1,辅助电极为5cm2的石墨片,参比电极为饱和甘汞电极(SCE),扫描圈数为10圈.获得循环伏安电化学氧化处理CNT(CV-CNT)纸样品.2.3CV-CNT/PANI/GR复合纳米碳纸制备复合碳纸制备流程图如图1(a)所示,依次经过电聚合PANI和浸润吸附GR步骤.首先,将电化学氧化处理的电极材料浸入1mol·L-1硫酸和0.5mol·L-1苯胺的混合溶液数分钟,使得溶液与CV-CNT纸充分浸润,而后进行循环伏安电化学沉积:19电位区间为-0.2-0.8V,扫描速率为100mV·s-1,辅助电极为5cm2的石墨片,参比电极为饱和甘汞电极,沉积圈数为500圈.沉积完毕将电极取出,去离子水清610靳瑜等:碳纳米管/聚苯胺/石墨烯复合纳米碳纸及其电化学电容行为No.3洗后浸入0.025mg ·mL -1的GR 水溶液中.浸润7h 后取出,在烘箱中干燥后获取目标产物.所用GR 由氧化石墨烯还原所得,还原过程可参考文献.20图1(b)所示为复合纳米碳纸样品展示,显示出较好的柔韧性.3结果与分析3.1形貌观察图2所示为CV-CNT 纸、CV-CNT/PANI 纸及CV-CNT/PANI/GR 纸的FE-SEM 形貌照片.从图中可以看出,CV-CNT 在纳米碳纸中以无序网络状存在,通过电化学聚合的PANI 呈纳米晶须形态沉积在CV-CNT 表面;进一步吸附GR 后,大量GR 包覆在CV-CNT/PANI 的表面,呈现三明治夹心结构.该复合结构以CV-CNT 网络为支撑骨架,沉积PANI 形成多尺度复合电极材料,CV-CNT 之间的空隙形成大量的大孔区域,能够充分发挥CV-CNT 导电网络及大孔隙的优势.GR 吸附在复合纳米碳纸表面,有利于对PANI 形成固定保护作用.同时,大孔网络结构也有利于发挥GR 良好的电化学性能.3.2结构表征图3(a,b)是CV-CNT 和CV-CNT/PANI 样品的TEM 结构图,从图中对比可以看出,沉积PANI 后,CNT 表面沉积了厚厚的一层物质,表面由原来的光滑形貌变得凸凹不平.进一步由拉曼光谱分析该物质是PANI.拉曼光谱是表征碳基材料的常用测试手段,图3(c)所示为碳纸在不同阶段的Raman 光谱图,从图中可以看出电化学氧化处理后,CNT的图1碳纳米管/聚苯胺/石墨烯复合纳米碳纸制备工艺流程图(a)及其样品展示(b)Fig.1Preparation flow chart (a)and sample picture (b)of carbon nanotube/polyaniline/graphene compositepaper图2复合碳纸FE-SEM 表面形貌照片Fig.2Surface FE-SEM images of composite papers(a)CV-CNT,(b,c)CV-CNT/PANI,(d)CV-CNT/PANI/GR图3样品的TEM 照片(a,b)和拉曼光谱(c)Fig.3TEM images (a,b)and Raman spectra (c)of samples(a)CV-CNT,(b)CV-CNT/PANI611Acta Phys.⁃Chim.Sin.2012V ol.28G 峰与D 峰的强度比(I G /I D )数值明显下降,由氧化前的1.42左右降低至氧化后的0.99左右,表明材料显著活化.21此外,可看出CV-CNT/PANI 和CV-CNT/PANI/GR 碳纸不仅体现了碳材料的G 峰(1590cm -1)和D 峰(1360cm -1),22还在1173、1233、1502cm -1位置出现了三个明显的光谱峰,分别对应PANI 醌环的C ―H 键、苯环的C ―H 键、苯环的C ―C 键.23,24表明材料中成功沉积了PANI.3.3电化学测试电化学测试所用电解质为1mol ·L -1的硫酸溶液,辅助电极为铂丝,参比电极为饱和甘汞电极.图4为纳米碳纸电极的电化学电容特性曲线,其中图4(a)是CV-CNT 、CV-CNT/PANI 和CV-CNT/PANI/GR 材料在5mV ·s -1扫描速率下的循环伏安曲线.由图中可见,CV-CNT 材料的循环伏安曲线的积分面积最小,表明其具有最小的比电容.CV-CNT/PANI 和CV-CNT/PANI/GR 的循环伏安曲线中均出现了两对氧化还原峰,具有典型的PANI 特性,分别对应于半导体、导体状态之间氧化还原转变的C 1/A 1峰和对应于翠绿亚胺-聚对苯亚胺法拉第转变的C 2/A 2峰.25图4(b)是材料在电流密度1A ·g -1时的恒流充放电曲线.依据不同电流密度下的恒流充放电曲线以及公式(1),可以计算出相应电流密度下的比电容.C =i ×Δt /(ΔV ×m )(1)式中,i 是放电电流(A),Δt 是放电时间(s),m 是电极的质量(g),ΔV 是实际的放电电位降(V),C 是单电极比电容(F ·g -1).计算结果可从图4(c)中看出.由测试结果可知,CV-CNT 材料具有最稳定的比电容-电流密度倍率特性,随电流密度的变化比电容变化不大,最大比电容为34.4F ·g -1,高于普通CNT 的比电容量(14F ·g -1左右).26在较低的电流密度下,CV-CNT/PANI 具有最高的比电容,在0.5A ·g -1时可达672.5F ·g -1,但比电容-电流密度倍率稳定特性较差,20A ·g -1时仅保持8.2%的比电容(55F ·g -1).CV-CNT/PANI/GR 材料不仅体现了较高的比电容(0.5A ·g -1时可达415F ·g -1),同时展现了稳定的比电容-电流密度倍率特性,且在电流密度7A ·g -1时,比电容开始超越CV-CNT/PANI 材料,20A ·g -1时仍能保持106F ·g -1(25.5%)的比电容量,较CV-CNT/PANI 具有更优越的大电流充放特性.分析可见,复合碳纸的比电容主要是由PANI 贡献,添加GR 后比电容略有下降,原因可能是GR部分阻碍了图4样品的(a)循环伏安曲线,(b)充放电曲线,(c)比电容随电流密度倍率变化曲线及(d)交流阻抗(100kHz -10mHz)曲线Fig.4(a)Cyclic voltammetries,(b)charge -discharge curves,(c)curves of specific capacitances versus currentdensities,and (d)ac impedance curves (100kHz -10mHz)of samples612靳瑜等:碳纳米管/聚苯胺/石墨烯复合纳米碳纸及其电化学电容行为No.3电解质与PANI 的接触.图4(d)是纳米碳纸的电化学阻抗图谱,测试电压0V ,正弦波幅值5mV ,频率范围100mHz -10kHz.图谱由高频区与横坐标的截距,高频区的半圆和低频区的直线三者组成.截距表示测试中电解质的电阻;半圆表示电极材料界面上的电荷转移电阻,半圆的半径越小,表明电荷转移电阻越小;低频区的直线表示与电化学容量相关的充电机理,直线越垂直于横坐标表明其电容性能越好.27由图可见,CV-CNT 、CV-CNT/PANI 和CV-CNT/PANI/GR 三者相比,后两者低频区的直线更倾向垂直横坐标,表明其电容性能更好.依据阻抗图谱的等效电路可求得相应材料的溶液电阻(R s )和电荷转移电阻(R ct ),对于CV-CNT,R s 为1.6Ω,R ct 为0.18Ω;对于CV-CNT/PANI,R s 为1.3Ω,R ct 为6Ω;对于CV-CNT/PANI/GR,R s 为1.5Ω,R ct 为7.1Ω.表明,CV-CNT 碳纸电荷转移电阻最小,包裹PANI 后电荷转移电阻增大,这可能是PANI 包裹CNT 后导电性下降所致.但GR 浸润前后传荷电阻变化不大.图5是CV-CNT/PANI 和CV-CNT/PANI/GR 材料在5A ·g -1的循环寿命曲线.首次循环比电容用C 0表示,C /C 0可以看出材料随循环次数的衰减情况.1000次循环之后,前者的C /C 0为0.48,后者为0.79.表明添加石墨烯之后,材料的循环寿命有所提高,原因可能是镶嵌于CV-CNT/PANI 表面和内部网络结构的GR,一方面延缓了电解质与材料的浸润时间,另一方面使得PANI 在法拉第反应过程中不因体积膨胀而脱落,从而对内部材料起到了较好的保护作用.复合纳米碳纸中CNT 作为网络骨架,相互搭接形成了具有良好导电性的网络结构,电化学聚合的PANI 能够基于此获得导电性的显著提升,因此使得CNT 的比电容显著改善.引入的GR 吸附在碳纸表面,并依靠其良好的柔韧性,在碳纸干燥过程中溶剂挥发带来的收缩,部分嵌入浅层的CNT 间的网络孔隙,形成具有三明治结构的复合纳米碳纸.GR 的包裹,部分阻碍了电解质与PANI 接触,降低其利用率,从而导致比电容降低.GR 的包裹对PANI 形成保护作用,提高材料的循环寿命.该复合电极可同时作为超级电容器的活性电极和集电极,构建轻质柔性超级电容器,具有显著的实际应用价值.4结论本文以电化学氧化处理的CNT 纸为载体,制备CNT/PANI/GR 三明治夹心结构复合纳米碳纸,其具有良好的柔韧性.用作电容器电极材料,0.5A ·g -1时比电容可达415F ·g -1,与CV-CNT/PANI 复合纸相比,比电容虽略有下降,但GR 的加入较好地提高了材料的循环寿命,1000次大电流充放电循环之后,比电容衰减21%,而CV-CNT/PANI 复合纸比电容衰减高达52%.References(1)Meng,C.Z.;Liu,C.H.;Chen,L.Z.;Hu,C.H.;Fan,S.S.Nano Lett.2010,10,4025.(2)Wang,H.L.;Hao,Q.L.;Yang,X.J.;Lu,L.D.;Wang,X.mun.2009,11,1158.(3)Jyongsik,J.;Joonwon,B.;Moonjung,C.;Seong-Ho,Y .Carbon 2005,43,2730.(4)Liu,C.G.;Yu,Z.N.;Neff,D.;Zhamu,A.;Jang,B.Z.Nano Lett.2010,10,4863.(5)Huang,Z.B.;Gao,D.S.;Li,C.H.;Lei,G.T.;Zhou,J.Acta Chim.Sin .2007,11,6.[黄再波,高德淑,李朝晖,雷钢铁,周姬.化学学报,2007,11,6.](6)Zhang,L.Y .;He,S.J.;Chen,S.L.;Guo,Q.H.;Hou,H.Q.Acta Phys.-Chim.Sin.2010,26,3181.[张雷勇,何水剑,陈水亮,郭乔辉,侯豪情.物理化学学报,2010,26,3181.](7)Kim,C.;Ngoc,B.T.N.;Yang,K.S.;Kojima,M.;Kim,Y .A.;Kim,Y .J.;Endo,M.;Yang,S.C.Adv.Mater.2007,19,2341.(8)Laforgue,A.J.Power Sources 2011,196,559.(9)Yan,X.B.;Tai,Z.X.;Chen,J.T.;Xue,Q.J.Nanoscale 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