氧化石墨烯/聚吡咯插层复合材料的制备和电化学电容性能

石琴 门春艳 李娟

引用本文: 石琴, 门春艳, 李娟. 氧化石墨烯/聚吡咯插层复合材料的制备和电化学电容性能[J]. 物理化学学报, 2013, 29(08): 1691-1697. doi: 10.3866/PKU.WHXB201306031 shu
Citation:  SHI Qin, MEN Chun-Yan, LI Juan. Preparation and Electrochemical Capacitance Properties of Graphene Oxide/Polypyrrole Intercalation Composite[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2013, 29(08): 1691-1697. doi: 10.3866/PKU.WHXB201306031 shu

氧化石墨烯/聚吡咯插层复合材料的制备和电化学电容性能

  • 基金项目:

    新疆大学博士启动基金项目(BS110112) (BS110112)

    乌鲁木齐科技计划项目(H101133001) (H101133001)

    国家自然科学基金(21262035)资助 (21262035)

摘要:

以FeCl3-甲基橙(MO)为模板, 通过化学原位聚合法成功制备出氧化石墨烯/聚吡咯( /PPy)插层复合材料. 采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等测试技术对复合材料进行物性表征. 此外, 利用循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗测试方法对复合材料在两种不同水系电解液(1 mol·L-1 Na2SO4和1 mol·L-1 H2SO4)中的电化学性能进行了研究. 结果显示: 氧化石墨烯和聚吡咯表现出各自优势并发挥协同作用, 使得 /PPy插层复合材料在中性和酸性电解液中都显示出可观的比电容. 电流密度为0.5 A·g-1时, /PPy 插层复合材料在Na2SO4和H2SO4电解液中的比电容分别为449.1 和619.0 F·g-1, 明显高于纯PPy的比电容. 经过800 次循环稳定性测试后, 两种不同电解液中, 复合材料初始容量的保持率分别为92%和62%. 其中酸性电解液体系中初始容量更大, 而中性溶液中具有更稳定的循环性能.

English

    1. [1]

      (1) Snook, G. A.; Kao, P.; Best, A. S. J. Power Sources 2011, 196,1. doi: 10.1016/j.jpowsour.2010.06.084

      (1) Snook, G. A.; Kao, P.; Best, A. S. J. Power Sources 2011, 196,1. doi: 10.1016/j.jpowsour.2010.06.084

    2. [2]

      (2) Wang, G. P.; Zhang, L.; Zhang, J. J. Chem. Soc. Rev. 2012, 41,797. doi: 10.1039/c1cs15060j(2) Wang, G. P.; Zhang, L.; Zhang, J. J. Chem. Soc. Rev. 2012, 41,797. doi: 10.1039/c1cs15060j

    3. [3]

      (3) Wang, J. P.; Xu, Y. L.; Zhu, J. B.; Ren, P. G. J. Power Sources2012, 208, 138. doi: 10.1016/j.jpowsour.2012.02.018(3) Wang, J. P.; Xu, Y. L.; Zhu, J. B.; Ren, P. G. J. Power Sources2012, 208, 138. doi: 10.1016/j.jpowsour.2012.02.018

    4. [4]

      (4) Wang, J. P.; Xu, Y. L.;Wang, J.; Du, X. F. Synthetic Metals2011, 161, 1141. doi: 10.1016/j.synthmet.2011.01.011(4) Wang, J. P.; Xu, Y. L.;Wang, J.; Du, X. F. Synthetic Metals2011, 161, 1141. doi: 10.1016/j.synthmet.2011.01.011

    5. [5]

      (5) Zhang, D. C.; Zhang, X.; Chen, Y.; Yu, P.;Wang, C. H.; Ma, Y.W. J. Power Sources 2011, 196, 5990. doi: 10.1016/j.jpowsour.2011.02.090(5) Zhang, D. C.; Zhang, X.; Chen, Y.; Yu, P.;Wang, C. H.; Ma, Y.W. J. Power Sources 2011, 196, 5990. doi: 10.1016/j.jpowsour.2011.02.090

    6. [6]

      (6) Zhu, J. B.; Xu, Y. L.;Wang, J.;Wang, J. P. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28, 373. [朱剑波, 徐友龙, 王杰, 王景平. 物理化学学报, 2012, 28, 373.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201112021(6) Zhu, J. B.; Xu, Y. L.;Wang, J.;Wang, J. P. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28, 373. [朱剑波, 徐友龙, 王杰, 王景平. 物理化学学报, 2012, 28, 373.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201112021

    7. [7]

      (7) Sahoo, S.; Nayak, G. C.; Das, C. K. Macromol. Symp. 2012,315, 177. doi: 10.1002/masy.v315.1(7) Sahoo, S.; Nayak, G. C.; Das, C. K. Macromol. Symp. 2012,315, 177. doi: 10.1002/masy.v315.1

    8. [8]

      (8) Li, L. Y.; Xia, K. Q.; Li, L.; Shang, S. M.; Guo, Q. Z.; Yan, G. P.J. Nanopart. Res. 2012, 14, 908. doi: 10.1007/s11051-012-0908-3(8) Li, L. Y.; Xia, K. Q.; Li, L.; Shang, S. M.; Guo, Q. Z.; Yan, G. P.J. Nanopart. Res. 2012, 14, 908. doi: 10.1007/s11051-012-0908-3

    9. [9]

      (9) Xu, J. J.;Wang, K.; Zu, S. Z.; Han, B. H.;Wei, Z. X. ACS Nano2010, 4, 5019. doi: 10.1021/nn1006539(9) Xu, J. J.;Wang, K.; Zu, S. Z.; Han, B. H.;Wei, Z. X. ACS Nano2010, 4, 5019. doi: 10.1021/nn1006539

    10. [10]

      (10) Xu, C. H.; Sun, J.; Gao, L. J. Mater. Chem. 2011, 21, 11253.doi: 10.1039/c1jm11275a(10) Xu, C. H.; Sun, J.; Gao, L. J. Mater. Chem. 2011, 21, 11253.doi: 10.1039/c1jm11275a

    11. [11]

      (11) Ding, B.; Lu, X. J.; Yuan, C. Z.; Yang, S. D.; Han, Y. Q.; Zhang,X. G.; Che, Q. Electrochimica Acta 2012, 62, 132. doi: 10.1016/j.electacta.2011.12.011(11) Ding, B.; Lu, X. J.; Yuan, C. Z.; Yang, S. D.; Han, Y. Q.; Zhang,X. G.; Che, Q. Electrochimica Acta 2012, 62, 132. doi: 10.1016/j.electacta.2011.12.011

    12. [12]

      (12) Zhang, H. Y.; Hu, Z. A.; Zhang, F. H.; Liang, P. J.; Zhang, Y. J.;Yang, Y. Y.; Zhang, Z. Y.;Wu, H. Y. Chinese Journal of Applied Chemisty 2012, 29, 674. [张海英, 胡中爱, 张富海, 梁鹏举,张亚军, 杨玉英, 张子瑜, 吴红英. 应用化学, 2012, 29, 674.](12) Zhang, H. Y.; Hu, Z. A.; Zhang, F. H.; Liang, P. J.; Zhang, Y. J.;Yang, Y. Y.; Zhang, Z. Y.;Wu, H. Y. Chinese Journal of Applied Chemisty 2012, 29, 674. [张海英, 胡中爱, 张富海, 梁鹏举,张亚军, 杨玉英, 张子瑜, 吴红英. 应用化学, 2012, 29, 674.]

    13. [13]

      (13) Zhu, C. Z.; Zhai, J. F.;Wen, D.; Dong, S. J. J. Mater. Chem.2012, 22, 6300. doi: 10.1039/c2jm16699b(13) Zhu, C. Z.; Zhai, J. F.;Wen, D.; Dong, S. J. J. Mater. Chem.2012, 22, 6300. doi: 10.1039/c2jm16699b

    14. [14]

      (14) Chang, H. H.; Chang, C. K.; Tsai, Y. C.; Liao, C. S. Carbon2012, 50, 2331. doi: 10.1016/j.carbon.2012.01.056(14) Chang, H. H.; Chang, C. K.; Tsai, Y. C.; Liao, C. S. Carbon2012, 50, 2331. doi: 10.1016/j.carbon.2012.01.056

    15. [15]

      (15) Yang, X. M.; Zhu, Z. X.; Dai, T. Y.; Lu, Y. Macromol. Rapid Commun. 2005, 26, 1736.(15) Yang, X. M.; Zhu, Z. X.; Dai, T. Y.; Lu, Y. Macromol. Rapid Commun. 2005, 26, 1736.

    16. [16]

      (16) Tang, L. H.;Wang, Y.; Li, Y. M.; Feng, H. B.; Lu, J.; Li, J. H.Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 2782. doi: 10.1002/adfm.v19:17(16) Tang, L. H.;Wang, Y.; Li, Y. M.; Feng, H. B.; Lu, J.; Li, J. H.Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 2782. doi: 10.1002/adfm.v19:17

    17. [17]

      (17) Feng, X. M.; Li, R. M.; Yan, Z. Z.; Liu, X. F.; Chen, R. F.; Ma,Y.W.; Li, X. A.; Fan, Q. L.; Huang,W. IEEE Transaction on Nanotechnology 2012, 11, 1080. doi: 10.1109/TNANO.2012.2200259(17) Feng, X. M.; Li, R. M.; Yan, Z. Z.; Liu, X. F.; Chen, R. F.; Ma,Y.W.; Li, X. A.; Fan, Q. L.; Huang,W. IEEE Transaction on Nanotechnology 2012, 11, 1080. doi: 10.1109/TNANO.2012.2200259

    18. [18]

      (18) Fan, Z. J.; Kai,W.; Yan, J.;Wei, T.; Zhi, L. J.; Feng, J.; Ren, Y.M.; Song, L. P.;Wei, F. ACS Nano 2011, 5, 191. doi: 10.1021/nn102339t(18) Fan, Z. J.; Kai,W.; Yan, J.;Wei, T.; Zhi, L. J.; Feng, J.; Ren, Y.M.; Song, L. P.;Wei, F. ACS Nano 2011, 5, 191. doi: 10.1021/nn102339t

    19. [19]

      (19) Zhang, L. L.; Zhao, S. Y.; Tian, X. N.; Zhao, X. S. Langmuir2010, 26, 17624. doi: 10.1021/la103413s(19) Zhang, L. L.; Zhao, S. Y.; Tian, X. N.; Zhao, X. S. Langmuir2010, 26, 17624. doi: 10.1021/la103413s

    20. [20]

      (20) Gu, Z. M.; Li, C. Z.;Wang, G. C.; Zhang, L.; Li, X. H.;Wang,W. D.; Jin, S. L. Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics 2010, 48, 1329. doi: 10.1002/polb.v48:12(20) Gu, Z. M.; Li, C. Z.;Wang, G. C.; Zhang, L.; Li, X. H.;Wang,W. D.; Jin, S. L. Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics 2010, 48, 1329. doi: 10.1002/polb.v48:12

    21. [21]

      (21) Hummers,W. S.; Offeman, R. E. J. Am. Chem. Soc. 1958, 80,1339. doi: 10.1021/ja01539a017(21) Hummers,W. S.; Offeman, R. E. J. Am. Chem. Soc. 1958, 80,1339. doi: 10.1021/ja01539a017

    22. [22]

      (22) Zu, S. Z.; Han, B. H. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 13651.(22) Zu, S. Z.; Han, B. H. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 13651.

    23. [23]

      (23) Meyer, J. C.; Geim, A. K.; Katsnelson, M. I.; Novoselov, K. S.;Obergfell, D.; Roth, S.; Girit, C.; Zettl, A. Solid State Communication 2007, 143, 101. doi: 10.1016/j.ssc.2007.02.047(23) Meyer, J. C.; Geim, A. K.; Katsnelson, M. I.; Novoselov, K. S.;Obergfell, D.; Roth, S.; Girit, C.; Zettl, A. Solid State Communication 2007, 143, 101. doi: 10.1016/j.ssc.2007.02.047

    24. [24]

      (24) Tian, Y.; Yang, F. L.; Yang,W. S. Synthetic Metals 2006, 156,1052. doi: 10.1016/j.synthmet.2006.06.023(24) Tian, Y.; Yang, F. L.; Yang,W. S. Synthetic Metals 2006, 156,1052. doi: 10.1016/j.synthmet.2006.06.023

    25. [25]

      (25) Cai, Y. M.; Qin, Z. Y.; Chen, L. Progress in Natural Science: Material International 2011, 21, 460. doi: 10.1016/S1002-0071(12)60083-5(25) Cai, Y. M.; Qin, Z. Y.; Chen, L. Progress in Natural Science: Material International 2011, 21, 460. doi: 10.1016/S1002-0071(12)60083-5

    26. [26]

      (26) Sahoo, S.; Karthikeyan, G.; Nayak, G. C.; Das, C. K. Synthetic Metals 2011, 161, 1723.(26) Sahoo, S.; Karthikeyan, G.; Nayak, G. C.; Das, C. K. Synthetic Metals 2011, 161, 1723.

    27. [27]

      (27) Zhang, K.; Zhang, L. L.; Zhao, X. S.;Wu, J. S. Chem. Mater.2010, 22, 1392. doi: 10.1021/cm902876u(27) Zhang, K.; Zhang, L. L.; Zhao, X. S.;Wu, J. S. Chem. Mater.2010, 22, 1392. doi: 10.1021/cm902876u

    28. [28]

      (28) Sahoo, S.; Dhibar, S.; Das, C. K. Express Polymer Letters 2012,6, 965. doi: 10.3144/expresspolymlett.2012.102

      (28) Sahoo, S.; Dhibar, S.; Das, C. K. Express Polymer Letters 2012,6, 965. doi: 10.3144/expresspolymlett.2012.102

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1289
  • 文章访问数:  1126
  • HTML全文浏览量:  32
文章相关
  • 发布日期:  2013-07-09
  • 收稿日期:  2013-03-08
  • 网络出版日期:  2013-06-03
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章