CN102219390A - 一种层状石墨烯聚苯胺复合物膜及其制备方法 - Google Patents
一种层状石墨烯聚苯胺复合物膜及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102219390A CN102219390A CN2011100688802A CN201110068880A CN102219390A CN 102219390 A CN102219390 A CN 102219390A CN 2011100688802 A CN2011100688802 A CN 2011100688802A CN 201110068880 A CN201110068880 A CN 201110068880A CN 102219390 A CN102219390 A CN 102219390A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polyaniline
- graphite oxide
- grapheme
- film
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
一种层状石墨烯聚苯胺复合物膜及其制备方法涉及层状石墨烯聚苯胺复合物膜及其制法，聚苯胺在石墨烯表面形成均匀的包裹层，通过电镜观察可以看到其边缘为透明的石墨烯纳米片，中间黑色部分为石墨烯聚苯胺的复合层，单层石墨烯聚苯胺膜的厚度为20-30nm，层间距约5nm，该复合膜的表面为具有褶皱的丝网状结构，该复合物膜是以苯胺单体和氧化石墨为起始原料，首先通过静电组装制备出氧化石墨和苯胺单体的复合物，然后将该复合物修饰到电极表面，通过简单的一步电沉积法制得，且该膜可以进行小型化生产也可以进行大规模生产，如增大导电玻璃的面积，膜的面积就会相应增加。
Description
技术领域
本发明涉及层状石墨烯聚苯胺复合物膜及其制法，具体地说，是用电沉积法制备的石墨烯聚苯胺复合物膜。
背景技术
纳米材料因其具有大的表面体积比、高的活性、特殊的电学性能和独特的光学性质而引起了科学界的广泛关注，因为它们无论是在基础科学研究还是在技术应用方面都具有极其重大的意义[参见：(a)C.M.Lieber，Solid State Commun.1998，107，607.(b)J.Hu，T.W.Odom，C.M.Lieber，Acc.Chem.Res.1999，32，435.(c)P.Yang，Y.Wu，R.Fan，Inter.J.Nanosci.2002，1，1.(d)G.R.Patzke，F.Krumeich，R.Nesper，Angew.Chem.Int.Ed.2002，41，2446.]。石墨烯是单层碳原子面的二维结构，被认为是材料科学领域的冉冉升起的新星，它拥有巨大的比表面积和优异的电导、热导和机械性能，应用前景广泛[参见：A.K.Geim，K.S.Novoselov，Nat.Mater.2007，6，183]。且基于石墨烯的纳米复合材料由于具有提高的电学、热学性能和良好的生物相容性而备受关注。石墨烯基复合材料包括：金、铂、量子点、钯、TiO2、ZnO、聚苯胺和聚吡咯等已有文献报道[参见：(a)R.Muszynski，B.Seger，P.V.Kamat，J.Phys.Chem.C 2008，112，5263.(b)C.Xu，X.Wang，J.Zhu，J.Phys.Chem.C 2008，112，19841.(c)D.Wang，D.Choi，J.Li，Z.Yang，Z.Nie，R.Kou，C.Wang，L.V.Saraf，J.Zhang，I.A.Aksay，J.Liu，A CS Nano 2009，3，907.(d)J.M.Lee，Y.B.Pyun，J.Yi，J.W.Choung，W.Park，J.Phys.Chem.C 2009，113，19134.(e)S.Biswas，L.T.Drzal，Chem.Mater.2010，22，5667.(f)A.V.Murugan，T.Muraliganth，A.Manthiram，Chem.Mater.2009，21，5004.(g)D.Wang，F.Li，J.Zhao，W.Ren，Z.Chen，J.Tan，Z.W.Gentle，G.Q.Lu，H.Cheng，ACS Nano 2009，3，1745.]在这些材料当中，聚苯胺由于其独特的物理化学性质而被广泛研究。石和他的同事对化学转变生成的石墨烯和聚苯胺纳米纤维两种组分进行真空抽滤的合成了二者的复合物膜[参见：Q.Wu，Y.Xu，Z.Yao，A.Liu，G.Shi，ACSNano 2010，4，1963.]。在酸性条件下，苯胺单体在在化学修饰的氧化石墨片上进行原位聚合，然后再将氧化石墨用肼还原也能得到石墨烯和聚苯胺复合材料[参见：K.Zhang，L.Zhang，X.S.Zhao，J.Wu，Chem.Mater.2010，22，1392.]。也有报道采用三步法合成石墨烯和聚苯胺复合材料，即苯胺先聚合，然后氧化石墨还原，最后聚苯胺再掺杂[参见：H.Wang，Q.Hao，X.Yang，L.Lu，X.Wang，Nanoscale 2010，2，2164.]。尽管已有这些报道合成了石墨烯和聚苯胺的复合材料，但是采用简单的一步电沉积的方法来制备该复合材料还未见文献报道。
发明内容
技术问题：本发明涉及层状石墨烯聚苯胺复合物膜及其制法。具体地说，是用电沉积法制备的石墨烯聚苯胺复合物膜。
技术方案：本发明的层状石墨烯聚苯胺复合物膜是将聚苯胺在石墨烯表面形成均匀的包裹层，单层石墨烯聚苯胺膜的厚度为20-30nm，膜的大小通过导电玻璃的大小进行控制。
本发明的层状石墨烯聚苯胺复合物膜的制备方法采用电沉积法制备层状石墨烯聚苯胺复合物膜，具体如下：
步骤1).首先将氧化石墨溶于硫酸溶液中，
步骤2).然后加入苯胺单体形成棕色的均匀的混合溶液，将该混合溶液离心、清洗后彻底除去物理吸附的苯胺单体，
步骤3)最后将步骤1)的氧化石墨与步骤2)苯胺单体的混合物溶于10mL去离子水中，将氧化石墨/苯胺悬浮液滴涂到玻碳电极或旋涂到导电玻璃上，室温晾干；
步骤4)采用三电极体系，即氧化石墨/苯胺修饰的玻碳电极或导电玻璃为工作电极、饱和甘汞电极为参比电极、铂电极为对电极，在硫酸电解液中，扫速为50mV/s下，电位窗口为-1.3～1.0V下进行扫描，共扫描10圈即得到层状石墨烯聚苯胺复合物膜，通过电镜照片观察，单层石墨烯聚苯胺膜的厚度为20-30nm。
所述氧化石墨溶于1mol/L的硫酸溶液，其中氧化石墨∶1mol/L的硫酸溶液＝1mg∶1mL。
有益效果：本发明的制备层状石墨烯聚苯胺复合物膜的方法原料简单易得、条件温和、耗时短、简便易行，膜的大小可以通过导电玻璃的大小进行控制，而且产物不需要离心或者抽滤，不会造成污染。
附图说明
图1为本发明的制备层状石墨烯聚苯胺复合物膜的循环伏安图；
具体实施方式
步骤1).首先将10mg的氧化石墨溶于10mL的1mol/L的硫酸溶液中，
步骤2).然后加入苯胺单体形成棕色的均匀的混合溶液，将该混合溶液离心、清洗后彻底除去物理吸附的苯胺单体，
步骤3).最后将步骤1)的氧化石墨与步骤2)苯胺单体的混合物溶于10mL去离子水中，将氧化石墨/苯胺悬浮液滴涂到玻碳电极或旋涂到导电玻璃上，室温晾干；
步骤4).采用三电极体系，即氧化石墨/苯胺修饰的玻碳电极或导电玻璃为工作电极、饱和甘汞电极为参比电极、铂电极为对电极，在1mol/L的硫酸电解液中，扫速为50mV/s下，电位窗口为-1.3～1.0V下进行扫描，共扫描10圈即得到层状石墨烯聚苯胺复合物膜，通过电镜照片观察，单层石墨烯聚苯胺膜的厚度为20-30nm。
所述氧化石墨溶于1mol/L的硫酸溶液，其中氧化石墨∶1mol/L的硫酸溶液＝1mg∶1mL。
实施例1.石墨烯聚苯胺复合物膜的制备
电沉积法制备层状石墨烯聚苯胺复合物膜的方法，氧化石墨按照文献方法合成[参见：Cote L J，Kim F and Huang J 2009J.Am.Chem.Soc.1311043]。10mg的氧化石墨溶于10mL的1mol/L的硫酸溶液中，然后加入10μL的苯胺单体形成棕色的均匀的混合溶液，将该混合溶液离心、清洗后彻底除去物理吸附的苯胺单体，最后将氧化石墨/苯胺单体的混合物溶于10mL去离子水中。将氧化石墨/苯胺悬浮液滴涂到玻碳电极或旋涂到导电玻璃上，室温晾干后，采用三电极体系，即氧化石墨/苯胺修饰的玻碳电极或导电玻璃为工作电极、饱和甘汞电极为参比电极、电极为对电极，在1mol/L的硫酸电解液中，扫速为50mV/s下，电位窗口为-1.3～1.0V下进行扫描，共扫描10圈即得到层状石墨烯聚苯胺复合物膜，通过电镜照片观察，单层石墨烯聚苯胺膜的厚度为20-30nm。
实施例2.石墨烯聚苯胺复合物膜的制备
10mg的氧化石墨溶于10mL的1mol/L的硫酸溶液中，然后加入不同量的苯胺单体形成棕色的均匀的混合溶液，将该混合溶液离心、清洗后彻底除去物理吸附的苯胺单体，最后将50μL的氧化石墨/苯胺单体的混合物溶于10mL去离子水中。其他条件同例1，也能的得到形态相似的石墨烯聚苯胺复合物膜。
实施例3.石墨烯聚苯胺复合物膜的制备
10mg的氧化石墨溶于10mL的1mol/L的硫酸溶液中，然后加入不同量的苯胺单体形成棕色的均匀的混合溶液，将该混合溶液离心、清洗后彻底除去物理吸附的苯胺单体，最后将100μL的氧化石墨/苯胺单体的混合物溶于10mL去离子水中。其他条件同例1，也能的得到形态相似的石墨烯聚苯胺复合物膜。
Claims (4)
1.一种层状石墨烯聚苯胺复合物膜，其特征是：聚苯胺在石墨烯表面形成均匀的包裹层，通过电镜观察可以看到其边缘为透明的石墨烯纳米片，中间黑色部分为石墨烯聚苯胺的复合层，单层石墨烯聚苯胺膜的厚度为20-30nm，层间距约5nm，该复合膜的表面为具有褶皱的丝网状结构。
2.一种如权利要求1所述的层状石墨烯聚苯胺复合物膜的制备方法，其特征是采用电沉积法制备层状石墨烯聚苯胺复合物膜，具体如下：
步骤1).首先将氧化石墨溶于硫酸溶液中，
步骤2).然后加入苯胺单体形成棕色的均匀的混合溶液，将该混合溶液离心、清洗后彻底除去物理吸附的苯胺单体，
步骤3).最后将步骤1)与步骤2)所得的产物混合溶于去离子水中，得到混合物悬浮液，将该混合物悬浮液滴涂到玻碳电极或旋涂到导电玻璃上，室温晾干；
步骤4).采用三电极体系，即氧化石墨/苯胺修饰的玻碳电极或导电玻璃为工作电极、饱和甘汞电极为参比电极、铂电极为对电极，在硫酸电解液中，扫速为50mV/s下，电位窗口为-1.3～1.0V下进行扫描，即得到层状石墨烯聚苯胺复合物膜，通过电镜照片观察，单层石墨烯聚苯胺膜的厚度为20-30nm。
3.根据权利要求2所述的层状石墨烯聚苯胺复合物膜的制备方法，其特征是所述将氧化石墨溶于硫酸溶液中的方法是，将氧化石墨溶于1mol/L的硫酸溶液，其中氧化石墨∶1mol/L的硫酸溶液＝1mg∶1mL。
4.根据权利要求2所述的层状石墨烯聚苯胺复合物膜的制备方法，其特征是所述层状石墨烯聚苯胺复合物膜的厚度通过旋涂在导电玻璃上的氧化石墨/苯胺单体的量进行控制，若增加氧化石墨/苯胺单体的量，则膜的厚度增加。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011100688802A CN102219390A (zh) | 2011-03-18 | 2011-03-18 | 一种层状石墨烯聚苯胺复合物膜及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011100688802A CN102219390A (zh) | 2011-03-18 | 2011-03-18 | 一种层状石墨烯聚苯胺复合物膜及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102219390A true CN102219390A (zh) | 2011-10-19 |
Family
ID=44776133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2011100688802A Pending CN102219390A (zh) | 2011-03-18 | 2011-03-18 | 一种层状石墨烯聚苯胺复合物膜及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102219390A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103345963A (zh) * | 2013-06-28 | 2013-10-09 | 重庆墨希科技有限公司 | 一种石墨烯复合材料透明电极及其制备方法和应用 |
| CN103487573A (zh) * | 2013-09-27 | 2014-01-01 | 安徽大学 | 一种检测人白介素6的电致化学发光免疫传感器及其制备方法和检测方法 |
| CN104078243A (zh) * | 2014-07-07 | 2014-10-01 | 益阳市万京源电子有限公司 | 一种基于石墨烯复合聚苯胺的固态电解电容器 |
| CN105869926A (zh) * | 2016-05-18 | 2016-08-17 | 南京师范大学 | 一种羧基化石墨烯-聚苯胺电极的电化学制备方法及其作为超级电容器电极材料的应用 |
| CN113406171A (zh) * | 2021-05-27 | 2021-09-17 | 华南理工大学 | 一种复合电极及其制备方法与应用 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101781458A (zh) * | 2010-02-04 | 2010-07-21 | 南京理工大学 | 一种石墨烯-有机酸掺杂聚苯胺复合材料及其制备方法 |
-
2011
- 2011-03-18 CN CN2011100688802A patent/CN102219390A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101781458A (zh) * | 2010-02-04 | 2010-07-21 | 南京理工大学 | 一种石墨烯-有机酸掺杂聚苯胺复合材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 吴新明等: "高导电聚苯胺/纳米石墨微片复合材料的结构与性能", 《高分子材料科学与工程》 * |
| 王光等: "氧化石墨掺杂的电化学活性自支撑聚苯胺膜", 《高等学校化学学报》 * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103345963A (zh) * | 2013-06-28 | 2013-10-09 | 重庆墨希科技有限公司 | 一种石墨烯复合材料透明电极及其制备方法和应用 |
| CN103345963B (zh) * | 2013-06-28 | 2015-07-15 | 重庆墨希科技有限公司 | 一种石墨烯复合材料透明电极及其制备方法和应用 |
| CN103487573A (zh) * | 2013-09-27 | 2014-01-01 | 安徽大学 | 一种检测人白介素6的电致化学发光免疫传感器及其制备方法和检测方法 |
| CN103487573B (zh) * | 2013-09-27 | 2015-07-01 | 安徽大学 | 一种检测人白介素6的电致化学发光免疫传感器及其制备方法和检测方法 |
| CN104078243A (zh) * | 2014-07-07 | 2014-10-01 | 益阳市万京源电子有限公司 | 一种基于石墨烯复合聚苯胺的固态电解电容器 |
| CN104078243B (zh) * | 2014-07-07 | 2016-11-16 | 益阳市万京源电子有限公司 | 一种基于石墨烯复合聚苯胺的固态电解电容器 |
| CN105869926A (zh) * | 2016-05-18 | 2016-08-17 | 南京师范大学 | 一种羧基化石墨烯-聚苯胺电极的电化学制备方法及其作为超级电容器电极材料的应用 |
| CN113406171A (zh) * | 2021-05-27 | 2021-09-17 | 华南理工大学 | 一种复合电极及其制备方法与应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sadak et al. | MnO2 nanoflowers deposited on graphene paper as electrode materials for supercapacitors | |
| Pant et al. | Carbon nanofibers wrapped with zinc oxide nano-flakes as promising electrode material for supercapacitors | |
| Ma et al. | Fe2O3 nanoparticles anchored on the Ti3C2T x MXene paper for flexible supercapacitors with ultrahigh volumetric capacitance | |
| Shehzad et al. | Three-dimensional macro-structures of two-dimensional nanomaterials | |
| CA2962468C (en) | Porous carbon films | |
| Baig et al. | Electrodes modified with 3D graphene composites: a review on methods for preparation, properties and sensing applications | |
| Li et al. | Tubular monolayer superlattices of hollow Mn3O4 nanocrystals and their oxygen reduction activity | |
| Zhang et al. | Graphene-based hybrid aerogels for energy and environmental applications | |
| Wu et al. | Bacterial cellulose: a robust platform for design of three dimensional carbon-based functional nanomaterials | |
| Wang et al. | Preparation of graphene sheets by electrochemical exfoliation of graphite in confined space and their application in transparent conductive films | |
| Liu et al. | A green approach to the synthesis of high-quality graphene oxide flakes via electrochemical exfoliation of pencil core | |
| Xu et al. | 3D flowerlike α-nickel hydroxide with enhanced electrochemical activity synthesized by microwave-assisted hydrothermal method | |
| Zhang et al. | Graphene papers: smart architecture and specific functionalization for biomimetics, electrocatalytic sensing and energy storage | |
| Xu et al. | Sulfur-doped graphitic carbon nitride decorated with graphene quantum dots for an efficient metal-free electrocatalyst | |
| Liu et al. | Fiberlike Fe2O3 macroporous nanomaterials fabricated by calcinating regenerate cellulose composite fibers | |
| Bortamuly et al. | CeO 2-PANI-HCl and CeO 2-PANI-PTSA composites: synthesis, characterization, and utilization as supercapacitor electrode materials | |
| Chen et al. | Three-dimensional nitrogen-doped graphene/MnO nanoparticle hybrids as a high-performance catalyst for oxygen reduction reaction | |
| Zhang et al. | Electropolymerization of graphene oxide/polyaniline composite for high-performance supercapacitor | |
| Wu et al. | Highly regulated electrodeposition of needle-like manganese oxide nanofibers on carbon fiber fabric for electrochemical capacitors | |
| Feng et al. | Synthesis of a graphene/polyaniline/MCM-41 nanocomposite and its application as a supercapacitor | |
| Lu et al. | Monolithic 3D cross-linked polymeric graphene materials and the likes: preparation and their redox catalytic applications | |
| Qin et al. | Hollow mesoporous carbon nitride nanosphere/three-dimensional graphene composite as high efficient electrocatalyst for oxygen reduction reaction | |
| Wang et al. | Preparation of nitrogen-doped TiO2/graphene nanohybrids and application as counter electrode for dye-sensitized solar cells | |
| Fahimi et al. | Fabrication of ZnO@ C foam: A flexible free-standing electrode for energy storage devices | |
| Lei et al. | Highly nitrogen-doped three-dimensional carbon fibers network with superior sodium storage capacity |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20111019 |