CN110183718A - 一种三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶制备方法 - Google Patents
一种三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110183718A CN110183718A CN201910445154.4A CN201910445154A CN110183718A CN 110183718 A CN110183718 A CN 110183718A CN 201910445154 A CN201910445154 A CN 201910445154A CN 110183718 A CN110183718 A CN 110183718A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphene
- polyaniline
- dimensional porous
- preparation
- xerogel
- 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.)
- Granted
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 111
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 107
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 title claims abstract description 54
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 39
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 239000011240 wet gel Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims abstract description 22
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000009777 vacuum freeze-drying Methods 0.000 claims abstract description 15
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 5
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 70
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 51
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 36
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 claims description 35
- CBCKQZAAMUWICA-UHFFFAOYSA-N 1,4-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=C(N)C=C1 CBCKQZAAMUWICA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 20
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 15
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229960004756 ethanol Drugs 0.000 claims description 14
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 claims description 14
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 claims description 14
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 14
- 239000000499 gel Substances 0.000 claims description 8
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- IMQLKJBTEOYOSI-GPIVLXJGSA-N Inositol-hexakisphosphate Chemical compound OP(O)(=O)O[C@H]1[C@H](OP(O)(O)=O)[C@@H](OP(O)(O)=O)[C@H](OP(O)(O)=O)[C@H](OP(O)(O)=O)[C@@H]1OP(O)(O)=O IMQLKJBTEOYOSI-GPIVLXJGSA-N 0.000 claims description 7
- IMQLKJBTEOYOSI-UHFFFAOYSA-N Phytic acid Natural products OP(O)(=O)OC1C(OP(O)(O)=O)C(OP(O)(O)=O)C(OP(O)(O)=O)C(OP(O)(O)=O)C1OP(O)(O)=O IMQLKJBTEOYOSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 claims description 7
- 229960000935 dehydrated alcohol Drugs 0.000 claims description 7
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 7
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 claims description 7
- 235000002949 phytic acid Nutrition 0.000 claims description 7
- 229940068041 phytic acid Drugs 0.000 claims description 7
- 239000000467 phytic acid Substances 0.000 claims description 7
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 claims description 7
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 7
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid group Chemical class S(O)(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 7
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 abstract description 8
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- GEYOCULIXLDCMW-UHFFFAOYSA-N 1,2-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=CC=C1N GEYOCULIXLDCMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000446313 Lamella Species 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 239000002322 conducting polymer Substances 0.000 description 3
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- VIKNJXKGJWUCNN-XGXHKTLJSA-N norethisterone Chemical compound O=C1CC[C@@H]2[C@H]3CC[C@](C)([C@](CC4)(O)C#C)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 VIKNJXKGJWUCNN-XGXHKTLJSA-N 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000009881 electrostatic interaction Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 1
- 239000002073 nanorod Substances 0.000 description 1
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 1
- 229910017464 nitrogen compound Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229920006389 polyphenyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 transition metal nitrogen Compound Chemical class 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
- C08J9/0066—Use of inorganic compounding ingredients
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
- C08J9/28—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof by elimination of a liquid phase from a macromolecular composition or article, e.g. drying of coagulum
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/24—Electrodes characterised by structural features of the materials making up or comprised in the electrodes, e.g. form, surface area or porosity; characterised by the structural features of powders or particles used therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/32—Carbon-based
- H01G11/36—Nanostructures, e.g. nanofibres, nanotubes or fullerenes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/48—Conductive polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2201/00—Foams characterised by the foaming process
- C08J2201/04—Foams characterised by the foaming process characterised by the elimination of a liquid or solid component, e.g. precipitation, leaching out, evaporation
- C08J2201/048—Elimination of a frozen liquid phase
- C08J2201/0482—Elimination of a frozen liquid phase the liquid phase being organic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2379/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen, or carbon only, not provided for in groups C08J2361/00 - C08J2377/00
- C08J2379/02—Polyamines
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/001—Conductive additives
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
一种三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶制备方法,涉及一种复合干凝胶制备方法,所述方法包括氧化石墨烯(GO)的制备、三维多孔石墨烯湿凝胶的制备、三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶的制备:将上述混合溶液的温度控制在0℃,将制备好的APS/三维多孔石墨烯干凝胶置于上述混合溶液中抽真空15~180分钟,得到聚苯胺/石墨烯复合湿凝胶,经乙醇和去离子水反复洗涤并真空冷冻干燥后,得到三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶。两种超级电容器电极材料—石墨烯和聚苯胺以双交联的形式复合在一起,并构筑了三维多孔结构,充分发挥聚苯胺与石墨烯的协同效应,聚苯胺与石墨烯的物理化学双交联结构大大提高了复合材料的比表面积、导电性和力学强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合干凝胶的制备方法,特别是涉及一种三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶制备方法。
背景技术
超级电容器被认为是一种引人注目的绿色储能器件,通过在偏压下电极与电解质界面处可逆地吸附或化学解吸离子来储存能量,与常规电化学电池相比,其在功率密度、化学稳定性和无毒性方面具有突出优势,同时超级电容器还具有卓越的循环稳定性、环保性和超低的维护成本等优点。
赝电容电容器的储能机理是电化学活性物质在电极材料表面发生高度可逆的化学吸脱附、电化学氧化还原反应和电化学掺杂和脱掺杂而将电子/离子转化为电荷储存起来。赝电容不仅发生在电极表面,而且可在整个电极的内部产生,因而可以获得比双电层电容更高的电容量和能量密度。一般而言,在相同电极面积的情况下,赝电容的电容量为双电层电容量的10~100倍。常见的赝电容电极材料主要包括一些过渡金属氧化物、过渡金属氮化物、过渡金属硫化物和导电聚合物。聚苯胺价格低廉,聚合方法简单(化学氧化聚合法和电化学聚合法),作为电极材料化学性能比较稳定,易于实现酸掺杂与脱掺杂,具有极高的理论比电容(2000 F/g),因此备受科研工作者的青睐,是导电聚合物中的热点材料之一。目前,对聚苯胺研究的关注点主要集中在如何设计出便捷和高效的制备方法,制备出具有特定形貌和结构的聚苯胺材料,如聚苯胺纳米棒、纳米纤维、纳米线阵列等。
石墨烯作为双电层电极材料具有优异的固有电导率(16000 S/m),较高的比表面积(2630 m2/g),良好的化学稳定性,优异的柔韧性,是下一代大功率超级电容器的重要储能材料。除了优异的电学、力学和化学性能外,石墨烯的高比表面积作为电极材料具有明显的优势。石墨烯可以通过静电作用吸附电荷,同时石墨烯也可以充当集流体,从生长在片层上的导电聚合物中诱发电荷转移,加快反应过程中的电子转移。这种双重作用有助于提高复合材料整体的电化学性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶制备方法,本发明将两种超级电容器电极材料—石墨烯和聚苯胺以双交联的形式复合在一起,并构筑了三维多孔结构,充分发挥聚苯胺与石墨烯的协同效应,聚苯胺与石墨烯的物理化学双交联结构大大提高了复合材料的比表面积、导电性和力学强度。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶的制备方法,包括以下步骤:
(1)氧化石墨烯(GO)的制备:冰浴条件下,向100毫升的浓硫酸中加入1克的硝酸钠,磁力搅拌60分钟使硝酸钠完全溶解,将1克的鳞片石墨加入到上述溶液中搅拌20分钟,之后将4克高锰酸钾缓慢加入到上述反应液中搅拌2小时,然后将反应体系转移到35℃的油浴中继续搅拌30分钟,将70℃的去离子水180毫升缓慢加入到反应液中,控制反应温度在85~90℃,加入20毫升质量浓度为30%的双氧水溶液以终止反应,继续磁力搅拌10分钟后,加入0.1摩尔/升的盐酸溶液50毫升,最后通过反复离心洗涤去除残余的酸和无机盐,得到GO分散液;
(2)三维多孔石墨烯湿凝胶的制备:配置0.5~5毫克/毫升的GO分散液20毫升,将50~500毫克对苯二胺(PPD)溶解在10毫升无水乙醇中,将PPD的乙醇溶液滴加到GO分散液中得到1~2毫克/毫升的PPD/GO混合液中,超声1小时后放入高压釜中,180℃反应6~24小时,得到三维多孔石墨烯湿凝胶,将其切割成约2毫米厚的小块,用无水乙醇和去离子水反复洗涤,备用;
(3)过硫酸铵(APS)/三维多孔石墨烯干凝胶的制备:将洗净的多孔石墨烯湿凝胶浸泡在0.1~5摩尔/升的APS溶液中12小时,然后将凝胶块取出进行真空冷冻干燥,获得APS/多孔石墨烯干凝胶;
(4)三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶的制备:将5~50毫克PPD以及200~1000毫克苯胺溶解于30毫升植酸溶液中,植酸的浓度为0.02~0.2摩尔/升,将上述混合溶液的温度控制在0℃,将制备好的APS/三维多孔石墨烯干凝胶置于上述混合溶液中抽真空15~180分钟,得到聚苯胺/石墨烯复合湿凝胶,经乙醇和去离子水反复洗涤并真空冷冻干燥后,得到三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶。
本发明的优点与效果是:
本发明将两种超级电容器电极材料—石墨烯和聚苯胺以双交联的形式复合在一起,并构筑了三维多孔结构,充分发挥聚苯胺与石墨烯的协同效应,由于聚苯胺的存在使复合材料的比电容明显提升,石墨烯的骨架作用有助于提高复合材料的电化学循环稳定性。此外,在不添加任何黏结剂的情况下,聚苯胺与石墨烯的物理化学双交联结构会大大提高复合材料的比表面积、导电性和力学强度。本发明的主要优点在于:原料简单,成本低廉,复合材料导电性好,电化学性能优异,可用作超级电容器电极材料。
附图说明
图1为实施例5中的三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶的扫描电镜照片。
具体实施方式
下面结合附图所示实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶的制备方法,包括以下步骤:
(1)氧化石墨烯(GO)的制备:冰浴条件下,向100毫升的浓硫酸中加入1克的硝酸钠,磁力搅拌60分钟使硝酸钠完全溶解,将1克的鳞片石墨加入到上述溶液中搅拌20分钟,之后将4克高锰酸钾缓慢加入到上述反应液中搅拌2小时,然后将反应体系转移到35℃的油浴中继续搅拌30分钟,将70℃的去离子水180毫升缓慢加入到反应液中,控制反应温度在85~90℃,加入20毫升质量浓度为30%的双氧水溶液以终止反应,继续磁力搅拌10分钟后,加入0.1摩尔/升的盐酸溶液50毫升,最后通过反复离心洗涤去除残余的酸和无机盐,得到GO分散液;
(2)三维多孔石墨烯湿凝胶的制备:配置3毫克/毫升的GO分散液20毫升,将180毫克对苯二胺(PPD)溶解在10毫升无水乙醇中,将PPD的乙醇溶液滴加到GO分散液中得到2毫克/毫升的PPD/GO混合液中,超声1小时后放入高压釜中,180℃反应12小时,得到三维多孔石墨烯湿凝胶,将其切割成约2毫米厚的小块,用无水乙醇和去离子水反复洗涤,备用;
(3)过硫酸铵(APS)/三维多孔石墨烯干凝胶的制备:将洗净的三维多孔石墨烯湿凝胶浸泡在1.2摩尔/升的APS溶液中12小时,然后将凝胶块取出进行真空冷冻干燥,获得APS/三维多孔石墨烯干凝胶;
(4)三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶的制备:将30毫克PPD以及800毫克苯胺溶解于30毫升植酸溶液中,植酸的浓度为0.1摩尔/升,将上述混合溶液的温度控制在0℃,将制备好的APS/三维多孔石墨烯干凝胶置于上述混合溶液中抽真空30分钟,得到聚苯胺/石墨烯复合湿凝胶,经乙醇和去离子水反复洗涤并真空冷冻干燥后,得到三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶。
实施例2
一种三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶的制备方法,包括以下步骤:
(1)氧化石墨烯(GO)的制备:冰浴条件下,向100毫升的浓硫酸中加入1克的硝酸钠,磁力搅拌60分钟使硝酸钠完全溶解,将1克的鳞片石墨加入到上述溶液中搅拌20分钟,之后将4克高锰酸钾缓慢加入到上述反应液中搅拌2小时,然后将反应体系转移到35℃的油浴中继续搅拌30分钟,将70℃的去离子水180毫升缓慢加入到反应液中,控制反应温度在85~90℃,加入20毫升质量浓度为30%的双氧水溶液以终止反应,继续磁力搅拌10分钟后,加入0.1摩尔/升的盐酸溶液50毫升,最后通过反复离心洗涤去除残余的酸和无机盐,得到GO分散液;
(2)三维多孔石墨烯湿凝胶的制备:配置2.25毫克/毫升的GO分散液20毫升,将225毫克对苯二胺(PPD)溶解在10毫升无水乙醇中,将PPD的乙醇溶液滴加到GO分散液中得到1.5毫克/毫升的PPD/GO混合液中,超声1小时后放入高压釜中,180℃反应12小时,得到三维多孔石墨烯湿凝胶,将其切割成约2毫米厚的小块,用无水乙醇和去离子水反复洗涤,备用;
(3)过硫酸铵(APS)/三维多孔石墨烯干凝胶的制备:将洗净的三维多孔石墨烯湿凝胶浸泡在1.2摩尔/升的APS溶液中12小时,然后将凝胶块取出进行真空冷冻干燥,获得APS/三维多孔石墨烯干凝胶;
(4)三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶的制备:将30毫克PPD以及800毫克苯胺溶解于30毫升植酸溶液中,植酸的浓度为0.1摩尔/升,将上述混合溶液的温度控制在0℃,将制备好的APS/三维多孔石墨烯干凝胶置于上述混合溶液中抽真空30分钟,得到聚苯胺/石墨烯复合湿凝胶,经乙醇和去离子水反复洗涤并真空冷冻干燥后,得到三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶。
实施例3
一种三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶的制备方法,包括以下步骤:
(1)氧化石墨烯(GO)的制备:冰浴条件下,向100毫升的浓硫酸中加入1克的硝酸钠,磁力搅拌60分钟使硝酸钠完全溶解,将1克的鳞片石墨加入到上述溶液中搅拌20分钟,之后将4克高锰酸钾缓慢加入到上述反应液中搅拌2小时,然后将反应体系转移到35℃的油浴中继续搅拌30分钟,将70℃的去离子水180毫升缓慢加入到反应液中,控制反应温度在85~90℃,加入20毫升质量浓度为30%的双氧水溶液以终止反应,继续磁力搅拌10分钟后,加入0.1摩尔/升的盐酸溶液50毫升,最后通过反复离心洗涤去除残余的酸和无机盐,得到GO分散液;
(2)三维多孔石墨烯湿凝胶的制备:配置3毫克/毫升的GO分散液20毫升,将180毫克对苯二胺(PPD)溶解在10毫升无水乙醇中,将PPD的乙醇溶液滴加到GO分散液中得到2毫克/毫升的PPD/GO混合液中,超声1小时后放入高压釜中,180℃反应12小时,得到三维多孔石墨烯湿凝胶,将其切割成约2毫米厚的小块,用无水乙醇和去离子水反复洗涤,备用;
(3)过硫酸铵(APS)/三维多孔石墨烯干凝胶的制备:将洗净的三维多孔石墨烯湿凝胶浸泡在0.6摩尔/升的APS溶液中12小时,然后将凝胶块取出进行真空冷冻干燥,获得APS/三维多孔石墨烯干凝胶;
(4)三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶的制备:将30毫克PPD以及800毫克苯胺溶解于30毫升植酸溶液中,植酸的浓度为0.1摩尔/升,将上述混合溶液的温度控制在0℃,将制备好的APS/三维多孔石墨烯干凝胶置于上述混合溶液中抽真空30分钟,得到聚苯胺/石墨烯复合湿凝胶,经乙醇和去离子水反复洗涤并真空冷冻干燥后,得到三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶。
实施例4
一种三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶的制备方法,包括以下步骤:
(1)氧化石墨烯(GO)的制备:冰浴条件下,向100毫升的浓硫酸中加入1克的硝酸钠,磁力搅拌60分钟使硝酸钠完全溶解,将1克的鳞片石墨加入到上述溶液中搅拌20分钟,之后将4克高锰酸钾缓慢加入到上述反应液中搅拌2小时,然后将反应体系转移到35℃的油浴中继续搅拌30分钟,将70℃的去离子水180毫升缓慢加入到反应液中,控制反应温度在85~90℃,加入20毫升质量浓度为30%的双氧水溶液以终止反应,继续磁力搅拌10分钟后,加入0.1摩尔/升的盐酸溶液50毫升,最后通过反复离心洗涤去除残余的酸和无机盐,得到GO分散液;
(2)三维多孔石墨烯湿凝胶的制备:配置3毫克/毫升的GO分散液20毫升,将180毫克对苯二胺(PPD)溶解在10毫升无水乙醇中,将PPD的乙醇溶液滴加到GO溶液中得到2毫克/毫升的PPD/GO混合液中,超声1小时后放入高压釜中,180℃反应12小时,得到三维多孔石墨烯湿凝胶,将其切割成约2毫米厚的小块,用无水乙醇和去离子水反复洗涤,备用;
(3)过硫酸铵(APS)/三维多孔石墨烯干凝胶的制备:将洗净的三维多孔石墨烯湿凝胶浸泡在1.2摩尔/升的APS溶液中12小时,然后将凝胶块取出进行真空冷冻干燥,获得APS/三维多孔石墨烯干凝胶;
(4)三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶的制备:将15毫克PPD以及400毫克苯胺溶解于30毫升植酸溶液中,植酸的浓度为0.05摩尔/升,将上述混合溶液的温度控制在0℃,将制备好的APS/三维多孔石墨烯干凝胶置于上述混合溶液中抽真空30分钟,得到聚苯胺/石墨烯复合湿凝胶,经乙醇和去离子水反复洗涤并真空冷冻干燥后,得到三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶。
实施例5
一种三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶的制备方法,包括以下步骤:
(1)氧化石墨烯(GO)的制备:冰浴条件下,向100毫升的浓硫酸中加入1克的硝酸钠,磁力搅拌60分钟使硝酸钠完全溶解,将1克的鳞片石墨加入到上述溶液中搅拌20分钟,之后将4克高锰酸钾缓慢加入到上述反应液中搅拌2小时,然后将反应体系转移到35℃的油浴中继续搅拌30分钟,将70℃的去离子水180毫升缓慢加入到反应液中,控制反应温度在85~90℃,加入20毫升质量浓度为30%的双氧水溶液以终止反应,继续磁力搅拌10分钟后,加入0.1摩尔/升的盐酸溶液50毫升,最后通过反复离心洗涤去除残余的酸和无机盐,得到GO分散液;
(2)三维多孔石墨烯湿凝胶的制备:配置2.25 毫克/毫升的GO分散液20毫升,将225毫克对苯二胺(PPD)溶解在10毫升无水乙醇中,将PPD的乙醇溶液滴加到GO分散液中得到1.5毫克/毫升的PPD/GO混合液中,超声1小时后放入高压釜中,180℃反应12小时,得到三维多孔石墨烯湿凝胶,将其切割成约2毫米厚的小块,用无水乙醇和去离子水反复洗涤,备用;
(3)过硫酸铵(APS)/三维多孔石墨烯干凝胶的制备:将洗净的三维多孔石墨烯湿凝胶浸泡在0.6摩尔/升的APS溶液中12小时,然后将凝胶块取出进行真空冷冻干燥,获得APS/三维多孔石墨烯干凝胶;
(4)三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶的制备:将15毫克PPD以及400毫克苯胺溶解于30毫升植酸溶液中,植酸的浓度为0.05摩尔/升,将上述混合溶液的温度控制在0℃,将制备好的APS/三维多孔石墨烯干凝胶置于上述混合溶液中抽真空30分钟,得到聚苯胺/石墨烯复合湿凝胶,经乙醇和去离子水反复洗涤并真空冷冻干燥后,得到三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶。
该实施例下制备的三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶的扫描电镜照片详见图1,由图1可见,石墨烯片层相互交联形成三维多孔结构,聚苯胺生长在石墨烯片层上,片层上的聚苯胺相互交联,同时片层边缘处的聚苯胺又相互交织,与石墨烯共同形成三维双交联结构。
Claims (1)
1.一种三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶制备方法,其特征在于,所述方法包括以下制备步骤:
(1)氧化石墨烯(GO)的制备:冰浴条件下,向100毫升的浓硫酸中加入1克的硝酸钠,磁力搅拌60分钟使硝酸钠完全溶解,将1克的鳞片石墨加入到上述溶液中搅拌20分钟,之后将4克高锰酸钾缓慢加入到上述反应液中搅拌2小时,然后将反应体系转移到35℃的油浴中继续搅拌30分钟,将70℃的去离子水180毫升缓慢加入到反应液中,控制反应温度在85~90℃,加入20毫升质量浓度为30%的双氧水溶液以终止反应,继续磁力搅拌10分钟后,加入0.1摩尔/升的盐酸溶液50毫升,最后通过反复离心洗涤去除残余的酸和无机盐,得到GO分散液;
(2)三维多孔石墨烯湿凝胶的制备:配置0.5~5毫克/毫升的GO分散液20毫升,将50~500毫克对苯二胺(PPD)溶解在10毫升无水乙醇中,将PPD的乙醇溶液滴加到GO分散液中得到1~2毫克/毫升的PPD/GO混合液中,超声1小时后放入高压釜中,180℃反应6~24小时,得到三维多孔石墨烯湿凝胶,将其切割成约2毫米厚的小块,用无水乙醇和去离子水反复洗涤,备用;
(3)过硫酸铵(APS)/三维多孔石墨烯干凝胶的制备:将洗净的多孔石墨烯湿凝胶浸泡在0.1~5摩尔/升的APS溶液中12小时,然后将凝胶块取出进行真空冷冻干燥,获得APS/多孔石墨烯干凝胶;
(4)三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶的制备:将5~50毫克PPD以及200~1000毫克苯胺溶解于30毫升植酸溶液中,植酸的浓度为0.02~0.2摩尔/升,将上述混合溶液的温度控制在0℃,将制备好的APS/三维多孔石墨烯干凝胶置于上述混合溶液中抽真空15~180分钟,得到聚苯胺/石墨烯复合湿凝胶,经乙醇和去离子水反复洗涤并真空冷冻干燥后,得到三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910445154.4A CN110183718B (zh) | 2019-05-27 | 2019-05-27 | 一种三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910445154.4A CN110183718B (zh) | 2019-05-27 | 2019-05-27 | 一种三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110183718A true CN110183718A (zh) | 2019-08-30 |
CN110183718B CN110183718B (zh) | 2021-10-29 |
Family
ID=67717931
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910445154.4A Active CN110183718B (zh) | 2019-05-27 | 2019-05-27 | 一种三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110183718B (zh) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111099588A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-05-05 | 河南师范大学 | 一种生物质凝胶基多级孔有序三维网络结构碳材料的可控制备方法 |
CN113616842A (zh) * | 2021-09-02 | 2021-11-09 | 中国人民解放军总医院京北医疗区 | 一种用于外伤急救止血材料的制备方法 |
CN114133658A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-03-04 | 胡亮 | 一种高浮力耐高温遇冲击自动膨胀的eva材料 |
CN114231156A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-03-25 | 吴井然 | 一种耐超低温防爆油漆的制备方法 |
CN114395281A (zh) * | 2022-02-10 | 2022-04-26 | 天津蓝海优贝科技有限公司 | 一种底面一体贝壳粉涂料及其制备方法 |
CN114804663A (zh) * | 2022-03-25 | 2022-07-29 | 湖州浙宝钙业科技股份有限公司 | 一种加气砖专用石灰生产工艺 |
CN115637070A (zh) * | 2022-10-13 | 2023-01-24 | 天长市嘉丰美术用品有限公司 | 一种透明油画颜料的制备工艺 |
CN115717012A (zh) * | 2022-12-01 | 2023-02-28 | 湖州龙珠高分子新材料有限公司 | 一种节能环保型紫外光固化漆包线用绝缘漆 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20160225538A1 (en) * | 2013-09-11 | 2016-08-04 | Jian Xie | Covalently-grafted polyaniline on graphene oxide sheets and its application in electrochemical supercapacitors |
CN108659422A (zh) * | 2018-04-26 | 2018-10-16 | 武汉工程大学 | 一种聚苯胺/石墨烯/聚乙烯醇复合凝胶及其制备方法 |
-
2019
- 2019-05-27 CN CN201910445154.4A patent/CN110183718B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20160225538A1 (en) * | 2013-09-11 | 2016-08-04 | Jian Xie | Covalently-grafted polyaniline on graphene oxide sheets and its application in electrochemical supercapacitors |
CN108659422A (zh) * | 2018-04-26 | 2018-10-16 | 武汉工程大学 | 一种聚苯胺/石墨烯/聚乙烯醇复合凝胶及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
罗金伟: ""聚苯胺基水凝胶以及氮掺杂炭/石墨烯的制备及性能研究"", 《中国硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 * |
谭兮亦: ""三维聚苯胺/石墨烯复合材料和氮掺杂石墨烯的研究"", 《中国硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 * |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111099588A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-05-05 | 河南师范大学 | 一种生物质凝胶基多级孔有序三维网络结构碳材料的可控制备方法 |
CN113616842A (zh) * | 2021-09-02 | 2021-11-09 | 中国人民解放军总医院京北医疗区 | 一种用于外伤急救止血材料的制备方法 |
CN114133658A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-03-04 | 胡亮 | 一种高浮力耐高温遇冲击自动膨胀的eva材料 |
CN114231156A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-03-25 | 吴井然 | 一种耐超低温防爆油漆的制备方法 |
CN114395281A (zh) * | 2022-02-10 | 2022-04-26 | 天津蓝海优贝科技有限公司 | 一种底面一体贝壳粉涂料及其制备方法 |
CN114804663A (zh) * | 2022-03-25 | 2022-07-29 | 湖州浙宝钙业科技股份有限公司 | 一种加气砖专用石灰生产工艺 |
CN115637070A (zh) * | 2022-10-13 | 2023-01-24 | 天长市嘉丰美术用品有限公司 | 一种透明油画颜料的制备工艺 |
CN115637070B (zh) * | 2022-10-13 | 2023-11-10 | 天长市嘉丰美术用品有限公司 | 一种透明油画颜料的制备工艺 |
CN115717012A (zh) * | 2022-12-01 | 2023-02-28 | 湖州龙珠高分子新材料有限公司 | 一种节能环保型紫外光固化漆包线用绝缘漆 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110183718B (zh) | 2021-10-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110183718A (zh) | 一种三维多孔双交联聚苯胺/石墨烯复合干凝胶制备方法 | |
CN102723209B (zh) | 一种石墨烯纳米片/导电聚合物纳米线复合材料的制备方法 | |
CN106057477B (zh) | 一种水系可充钠离子电容电池及其制备方法 | |
CN108447696B (zh) | 一种聚吡咯/导电碳布复合电极的制备方法及其应用 | |
CN109767924B (zh) | 一种ldh基超级电容器复合电极材料及制备方法与用途 | |
CN104355334B (zh) | 具有超高比电容特性的水钠锰矿型氧化锰粉体及其制备方法与应用 | |
CN104900422A (zh) | 一种基于石墨烯和聚苯胺的织物状超级电容器及其制备方法 | |
CN107134372A (zh) | 基于过渡金属硫化物/氮掺杂石墨烯与三氧化二铁/石墨烯的超级电容器 | |
CN105788884A (zh) | 一种超级电容器用二氧化锰/碳纸复合电极的制备方法 | |
Wang et al. | A flexible dual solid-stateelectrolyte supercapacitor with suppressed self-discharge and enhanced stability | |
CN105788881B (zh) | 一种氮掺杂竹节状碳纳米管的制备方法 | |
CN108550824A (zh) | 一种高容量电池负极材料制备方法 | |
CN105161689A (zh) | 一种聚吡咯/多壁纳米碳管/硫复合材料的制备方法及应用 | |
CN105140045A (zh) | 一种基于石墨烯聚吡咯的赝电容超级电容器的电极材料 | |
CN104882291B (zh) | 一种超级电容器电极材料及其制备方法和应用 | |
CN106449148B (zh) | 一种管状二氧化锰/聚苯胺/石墨烯复合材料的制备方法 | |
CN106128780B (zh) | 一种四氧化三锰/dwcnt纳米复合材料的制备方法及其应用 | |
CN112837947B (zh) | 无机-纤维素原料制备的氮硫共掺杂层状多孔碳杂化材料及制备和应用 | |
CN112768258B (zh) | 聚苯胺负载铝掺杂二氧化锰@碳布基柔性超级电容器电极材料及其制备方法和应用 | |
CN111710532B (zh) | 一种三氧化二锑-碳纳米管复合材料及其制备和应用 | |
CN114300276A (zh) | 一种Ni-Fe-S@NiCo2O4@NF复合材料及其制备方法与应用 | |
CN110323080B (zh) | 水系超级电容器的制备方法 | |
CN107768668B (zh) | 一种钠离子电池正极材料的制备方法 | |
CN104319406A (zh) | 一种高性能复合碳毡的制备方法 | |
CN116153675B (zh) | 一种基于碳布生长的银@二氧化锰核壳复合电极材料的制备方法和应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |