聚苯胺/层状化合物复合材料基含氮碳电极材料

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采用聚苯胺(PANI)作为含氮碳材料(ANC)的前驱体,将聚苯胺/氧化石墨和聚苯胺膨胀石墨复合材料(PANI/GO和PANI/EG)经过盐酸肼还原、高温裂解、活化制各复合材料基含氮碳材料(ANC/RGO和ANC/REG),并将其作为超级电容器的电极材料。通过XRD、SEM、XPS、氮气吸附脱附等测试方法对材料进行表征,采用循环伏安仪、恒流充放电仪以及交流阻抗仪对材料进行电化学性能测试。   实验结果表明:对于ANC/GO电极材料,超声时间为3h时材料达到最大比电容值226.5F/g,同时组装的超级电容器也呈现出较好的电容性;使用盐酸胼还原后得到的ANC/RGO有更高的比电容值,XRD表明还原后材料的氧化石墨特征峰消失,说明氧化石墨被还原,提高了材料的导电性。   对于ANC/EG电极材料,采用盐酸肼还原得到的ANC/REG较还原前比电容提高;复合比6:1、超声时间15min时ANC/REG的比电容值最大达到263.9F/g,同时ANC/REG具有较好的循环稳定性,适宜做超级电容器电极材料;ANC具有较大的比表面积,有利于双电层电容的形成,同时SEM图显示ANC/REG中ANC分别粘结在还原后膨胀石墨(REG)表面和插入片层当中,REG的高导电性有利于提高复合材料的电容性能;与超声原位聚合法和机械混合法相比,负压原位聚合法的ANC/REG有更高的电容值,XPS分析显示ANC/REG中含有1.1%的氮元素,说明N原子成功引入到了碳材料中,由于氮元素的引入产生的赝电容和REG的高导电性的协同作用,有助于复合材料的电容值得到提高。
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