[发明专利]聚苯胺/氧化石墨烯复合电极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚苯胺/氧化石墨烯复合电极材料的制备方法，属于储能材料技术领域。

背景技术

电化学超级电容器作为一种新型储能元件，因其比功率大、储存能力强、充放电速度快、对环境无污染、循环寿命长等优点受到了广泛的关注。

Hao等人将氧化石墨加到醇类分散剂中超声形成均匀的氧化石墨烯混合液；再加入苯胺分散；向上述混合液中滴加氧化剂和无机酸的溶液，低温下搅拌聚合；离心、洗涤后得到氧化石墨烯/聚苯胺复合材料；向上述产物的水悬浮液中加入浓碱，加热搅拌，分离后将得到的复合材料浸泡在酸水溶液中，分离干燥得到石墨烯/聚苯胺导电复合材料。

Hualan Wang等人采用原位化学聚合方法合成了聚苯胺和氧化石墨烯复合材料。首先利用Hummer法合成石墨烯氧化物，将获得的石墨烯氧化物和苯胺单体以一定的比例混合超声分散均匀，在剧烈搅拌的条件下缓慢加入氧化剂。保持上述溶液在冰浴搅拌条件下放置一天，进行化学氧化聚合得到聚苯胺/氧化石墨烯复合材料。用这种复合材料制备的超级电容器的比电容为531F/g，而相同条件下制备的聚苯胺的比电容值只有216F/g。(Wang H L，Hao Q L，Yang X J，et al.Graphene oxide doped polyaniline for supercapacitors[J].Electrochemistry communications，2009，11(6)：1158-1161)。

氧化石墨烯和苯胺单体体系以原位聚合方法在中合成了复合材料，并且表现良好的导电性能(Tapas Kuilla，Sambhu Bhadra，Dahu Yao et al.Recent advances in graphene based polymer composites[J].Progress in Polymer Science，2010，35(11)：1350-1375.)。由于氧化石墨烯表面有含氧基团，且比表面积大，使其易于和聚苯胺进行复合。近年来有文献报道化学法合成聚苯胺/氧化石墨烯复合材料。此发明采用电化学共沉积氧化石墨烯与聚苯胺，结果提高了聚苯胺的电化学和循环使用性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚苯胺/氧化石墨烯复合电极材料的制备方法，该制备方法过程简单，快速和环保。其制得的复合电极材料，具有比电容高，循环稳定性好等优点，适合用于超级电容器电极材料。

本发明是通过下述技术方案加以实现的：一种聚苯胺/氧化石墨烯复合电极材料，该复合材料以不锈钢为基底，基底上通过电化学循环伏安法共沉积上聚苯胺和氧化石墨烯复合物沉积层，其特征在于包括以下过程：

1.将不锈钢基片分别置于乙醇和去离子水中超声清洗，在60℃烘箱中烘干备用；

2.电化学沉积液的配制

将氧化石墨烯分散于质量浓度16-50％的H₂SO₄溶液中，配成浓度为1-25mg/L的氧化石墨烯电化学沉积液，然后再在该电化学沉积液中按每毫升加入苯胺单体9.2μL，超声分散1-3h，得到氧化石墨烯与苯胺的电化学沉积液；

3.电化学共沉积聚苯胺和氧化石墨烯层

以步骤1处理后的不锈钢为工作电极，铂片为对电极，饱和Ag/AgCl电极为参比电极，冰浴条件下，在-0.1V～1.2V电压范围内扫描速率为50mV/s循环伏安条件下进行电化学沉积循环5-25次，将不锈钢上的沉积物在60℃烘箱里烘干20-24小时，得到聚苯胺/氧化石墨烯复合电极材料。

本发明因使用电化学方法制备聚苯胺/氧化石墨烯复合电极材料，不需要高温、高真空条件以及特殊的反应仪器，与聚苯胺/石墨烯复合电极材料的其他制备方法比较制备过程简单，制备成本低廉。电化学沉积聚苯胺实现了掺杂和聚合的同时进行。并且因为聚苯胺氧化石墨烯复合膜的形貌厚度等与电化学反应中的溶液浓度及反应时间等条件存在着正相关关系，所以可以通过简单的调控反应液浓度、聚合电位和电量方便地控制复合膜的氧化态和厚度；另外，所得到的产物无需分离，省去了剧烈搅拌，抽虑步骤，制作过程比较环保。

附图说明：

图1为在本发明对比例1制得的纯聚苯胺的循环伏安曲线图。

图2为本发明实施例3制得的聚苯胺/氧化石墨烯复合电极材料的循环伏安曲线图。

图3为本发明实施例4制得的聚苯胺/氧化石墨烯复合电极材料的循环伏安曲线图。

图4为本发明实施例3制得的聚苯胺/氧化石墨烯复合电极材料SEM照片。