石墨烯基柔性一维电极材料的的制备与性能研究

发布时间：2024-03-25 04:47

　　在储能电子设备中,具有高柔韧性和导电性的石墨烯基电极材料在超级电容器中展现了极大的应用前景。研究采用Hummers方法制备氧化石墨烯(GO),再湿法纺丝技术制备GO纤维。进一步研究还原条件对纤维结构及性能的影响。研究发现,在90℃水合肼蒸气还原条件下,随着还原时间增加,还原越完全;但是还原时间过长,纤维的结构会出现损坏,电化学性能会有所下降。为进一步提高石墨烯纤维的电化学性能,在纤维表面和内部原位沉积聚合物-聚苯胺(PANI),制得了比电容可达到46.11 F/cm³的石墨烯基复合纤维电极。

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【部分图文】：

图1RGO-x纤维电极的制备流程

图1为RGO-x纤维的制备流程。通过湿法纺丝工艺,以及红外对纤维的初步还原,得到初步还原的氧化石墨烯纤维(PRGO)。在湿法纺丝过程中,氧化石墨不仅能够通过片层之间的氢键和范德华力进行很好的堆叠,而且湿法纺丝的卷绕装置也利于氧化石墨烯片层的规则排列[9]。在水热釜中,90℃下,....

图2PRGO,RGO-0.5,RGO-2和RGO-6纤维的SEM图

图2为PRGO,RGO-0.5,RGO-2和RGO-6纤维的高低倍扫描电镜图。从PRGO的截面图可以看到,纤维的表面有波浪形褶皱,截面呈现片层的紧密有序堆叠。RGO-0.5,RGO-2和RGO-6,纤维表面也存在波浪形褶皱,但是截面呈现松散、蓬松的堆积状态,与PRGO纤维相比,片....

图6RGOP的FT-IR图,RGOP的XPS全扫描谱图和N1s高分辨谱图

RGOP纤维的红外吸收光谱如图6(a)所示,在1552和1475cm-1处是苯环和醌环的C=C伸缩振动峰;在1294cm-1处是仲芳环的C-N伸缩振动;在1240cm-1处是C-N+阳离子自由基的伸缩振动峰,展现出PANI掺杂态的特征峰[12],证明在石墨烯纤维基底....

图7RGOP在不同扫描速率下的CV曲线图和在不同电流密度下的充放电曲线图

将RGOP纤维直接作为电极组装成超级电容器,在不同扫描速率和电流密度下进行电化学性能测试,包括CV和充放电曲线,如图7所示。图7(a)是RGOP纤维在扫描速度为10～500mV/s的CV曲线图。引进赝电容材料后,RGOP复合纤维的曲线面积有所增加,表明赝电容的引入有利于纤维电容....

本文编号：3938559