CN110246703B - 功能化氧化石墨烯/聚(3,4-乙烯二氧噻吩)复合材料及其制备方法 - Google Patents
功能化氧化石墨烯/聚(3,4-乙烯二氧噻吩)复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110246703B CN110246703B CN201910423316.4A CN201910423316A CN110246703B CN 110246703 B CN110246703 B CN 110246703B CN 201910423316 A CN201910423316 A CN 201910423316A CN 110246703 B CN110246703 B CN 110246703B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphene oxide
- preparation
- composite material
- ethylenedioxythiophene
- taa
- 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.)
- Active
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 65
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 59
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 title claims abstract description 50
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 11
- SMJRBWINMFUUDS-UHFFFAOYSA-N 2-thienylacetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CS1 SMJRBWINMFUUDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 9
- -1 p-toluenesulfonate amide Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 8
- LYGJENNIWJXYER-UHFFFAOYSA-N nitromethane Chemical compound C[N+]([O-])=O LYGJENNIWJXYER-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- GKWLILHTTGWKLQ-UHFFFAOYSA-N 2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxine Chemical compound O1CCOC2=CSC=C21 GKWLILHTTGWKLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 6
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 6
- 239000005457 ice water Substances 0.000 claims description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 4
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus decaoxide Chemical compound O1P(O2)(=O)OP3(=O)OP1(=O)OP2(=O)O3 DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 2
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 2
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 claims description 2
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 6
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical group C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 3
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 3
- 238000000840 electrochemical analysis Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 125000003172 aldehyde group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000012024 dehydrating agents Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000012983 electrochemical energy storage Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 238000002464 physical blending Methods 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- LMYRWZFENFIFIT-UHFFFAOYSA-N toluene-4-sulfonamide Chemical compound CC1=CC=C(S(N)(=O)=O)C=C1 LMYRWZFENFIFIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
-
- 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)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种功能化氧化石墨烯/聚(3,4‑乙烯二氧噻吩)复合材料及其制备方法。本发明的复合材料通过如下方法制备得到(1)将氧化石墨烯、2‑噻吩乙酸、对甲苯磺酸酰胺加入溶剂中,超声振荡,再在氮气保护的条件下进行酯化反应,得到功能化氧化石墨烯GO‑TAA;(2)GO‑TAA和3,4‑乙烯二氧噻吩加入到乙腈溶液中,超声30min,随后逐滴滴加溶于硝基甲烷的无水氯化铁溶液,在室温下搅拌反应,洗涤,烘干之后即得到复合材料GO‑TAA‑PEDOT。本发明制备得到的复合材料不仅使界面复合均匀,而且具有较高的比容量和循环稳定性。
Description
技术领域
本发明属于电极材料制造技术领域,特别是涉及一种功能化氧化石墨烯/ 聚(3,4-乙烯二氧噻吩)复合材料及其制备方法。
背景技术
氧化石墨烯(GO)是化学氧化法制备石墨烯所形成的中间体,可以看做是石墨烯的一种衍生物。氧化石墨烯与石墨烯不同的是,石墨烯全部都是以sp2杂化的碳原子构成,但是氧化石墨烯含有大量的含氧基团和缺陷。平面及边缘上的含氧官能团可以使氧化石墨烯与其他材料以共价键、非共价键或者离子键的形式结合,从而制备具有特定优异性能的复合材料。氧化石墨烯表面上的含氧基团,主要是羟基、环氧基、醛基和羧基。而这些基团的存在为通过化学接枝的方法将特定的基团接枝到氧化石墨烯的表面提供了可能。
导电聚合物聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)由于其高的电化学稳定性,高的电导率和低的氧化电位,被广泛用作电极材料。但是其循环稳定性差,导致需要对其进行进一步改性处理。目前有许多文献报道了聚(3,4-乙烯二氧噻吩) 与石墨烯复合后作为超级电容器电极材料的方法,多以简单物理共混法来满足制备大量电极材料的方法,但是会造成复合材料的循环稳定性不好,比容量不能满足需求。
针对现有技术存在的问题,本发明采取化学原位聚合的方法来制备复合材料,第一步先对氧化石墨烯的表面进行功能化改性,在氧化石墨烯表面成功引入噻吩基团,由于噻吩基团在5-位存在聚合的活性位点,它可以与EDOT单体进行共聚,从而使PEDOT链段共聚在氧化石墨烯表面,且分布均匀,从而改善PEDOT和氧化石墨烯复合分布问题和界面结合问题,进而提高复合材料的比容量和循环稳定性等性能。
发明内容
为解决现有碳材料与导电聚合物所组成的复合材料在应用于超级电容器电极材料中存在界面复合问题、比容量较差和循环稳定性较差等问题,本发明的目的在于提供了一种功能化氧化石墨烯/聚(3,4-乙烯二氧噻吩)复合材料及其制备方法,本发明制备得到的复合材料不仅使界面复合均匀,而且具有较高的比容量和循环稳定性。
为了达到上述的目的,本发明采取以下技术方案:
一种功能化氧化石墨烯/聚(3,4-乙烯二氧噻吩)复合材料的制备方法,包括如下步骤:
(1)将氧化石墨烯(GO)、2-噻吩乙酸、对甲苯磺酸酰胺加入二甲基亚砜溶剂中,超声振荡30min,再使用大流量氮气鼓泡10min,在氮气保护的条件下进行酯化反应,反应结束后,以甲醇为溶剂通过离心的方式去除未反应的2- 噻吩乙酸,最后将反应物烘干得到功能化氧化石墨烯(GO-TAA);
(2)将步骤(1)得到的功能化氧化石墨烯(GO-TAA)和3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)加入到乙腈溶液中,超声30min,随后逐滴滴加溶于硝基甲烷的无水氯化铁溶液,在室温下搅拌反应8~10h,最后以甲醇为溶剂通过离心的方式洗涤,烘干之后即得到功能化氧化石墨烯/聚(3,4-乙烯二氧噻吩)复合材料 (GO-TAA-PEDOT)。
在上述方法中,对对甲苯磺酸酰胺为脱水剂,二甲基亚砜为溶剂。
进一步地,上述制备方法中,氧化石墨烯、2-噻吩乙酸、对甲苯磺酸酰胺的质量比为1:10~20:1~2。
进一步地,上述制备方法中,二甲基亚砜的加入量以氧化石墨烯的质量计为500~1000mL/g。
进一步地,上述制备方法中,所述酯化反应的温度为150℃,时间为6~8 个小时
进一步地,上述制备方法中,所述的GO-TAA、EDOT的质量比为1:1~2。
进一步地,上述制备方法中,所述的EDOT与无水氯化铁的物质的量比为 1:2~4。
进一步地,上述制备方法中,所述的乙腈的加入量以GO-TAA的质量计为 1:1~2mL/mg。
进一步地,上述制备方法中,所述的硝基甲烷加入量以无水氯化铁物质的量计为1:6~10。
进一步地,所述氧化石墨烯的制备方法为:将鳞片石墨粉加入H2SO4中,缓慢加入过硫酸钾和五氧化二磷,并在70~90℃下搅拌,将反应得到的混合液使用去离子水过滤洗涤、烘干得到预氧化产物;将预氧化产物和硝酸钠加入 H2SO4中,在冰水浴下加入KMnO4,在30~50℃下搅拌下2~3h,拿出放入冰水浴加入50~100mL的去离子水和4~5mL的H2O2,使用去离子水离心洗涤,再超声、冻干得到棕黄色的氧化石墨烯GO。
本发明还提供上述制备方法得到的功能化氧化石墨烯/聚(3,4-乙烯二氧噻吩)复合材料。
本发明所述的复合材料通过红外光谱表征,通过扫描电镜(SEM)对所得复合材料的形貌进行表征,证明氧化石墨烯的功能化可以使石墨烯与导电聚合物PEDOT复合的界面结合形成的形貌带来较大的影响。通过使用电化学工作站对复合材料进行电化学测试,得到复合材料应用于超级电容器电极材料具有良好的比容量和循环稳定性。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
(1)通过本发明方法将氧化石墨烯功能化,使用简单的方法使得氧化石墨烯带有噻吩基团。
(2)功能化氧化石墨烯与导电聚合物PEDOT聚合,使得PEDOT包覆在功能化氧化石墨烯上,具有更加均匀的效果,解决石墨烯与导电聚合物复合不均匀问题。
(3)通过对复合材料的电化学性能分析发现,GO-TAA-PEDOT复合材料相比于GO材料和GO/PEDOT复合材料具有更好的电化学储能性能。
附图说明
图1为氧化石墨烯(a,b)、对比例中制备的GO/PEDOT(c,d)和实施例1中制备得到的GO-TAA-PEDOT(e,f)的SEM图。
图2为氧化石墨烯、对比例中制备的GO/PEDOT和实施例1中制备得到的 GO-TAA-PEDOT的红外光谱图。
图3为氧化石墨烯、对比例中制备的GO/PEDOT和实施例1中制备得到的GO-TAA-PEDOT的循环伏安图,扫描速度(a)50mV·s-1和(b)100mV·s-1。
图4为氧化石墨烯、对比例中制备的GO/PEDOT和实施例1中制备得到的 GO-TAA-PEDOT的充放电图,电流密度为(a)0.3A·g-1和(b)2A·g-1。
图5为对比例中制备的GO/PEDOT和实施例1中制备得到的 GO-TAA-PEDOT在电流密度为4A·g-1时循环1000圈的循环稳定性图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明的保护范围。
除非另作定义,本公开所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内有一般技能的人士所理解的通常意义。
实施例1
(1)功能化氧化石墨烯GO-TAA的制备
称取0.1g的氧化石墨烯(GO)和1.05g的2-噻吩乙酸于250mL的圆底烧瓶中,加入100mL的无水二甲基亚砜(DMSO)超声振荡1h,后加入0.1g 对甲苯磺酸酰胺。先大流量氮气鼓泡10min,后持续鼓泡情况下,加热至150℃下搅拌反应,酯化反应所产生的水会与DMSO形成共沸物的形式分离,直至分水器中不形成新的液体,反应停止,反应7.5h。将反应后的混合物使用甲醇通过离心的方式清洗,以除去未反应的2-噻吩乙酸。最终将产物在60℃真空干燥24h,即得到功能化氧化石墨烯,并命名为GO-TAA,其扫描电镜照片参见图1中的(a)和(b),红外光谱图参见图2。
(2)复合材料GO-TAA-PEDOT的制备
称取200mg GO-TAA,200mg EODT和50mL乙腈投入250mL圆底烧瓶中超声30min。随后称取0.34g无水氯化铁,其中无水氯化铁与EDOT的摩尔比为3:1,溶于25mL的硝基甲烷中,缓慢向圆底烧瓶中滴加,在室温下搅拌反应10h。将反应物使用大量的甲醇通过离心的方式洗涤,最后在60℃真空干燥24h,即得到复合材料,将其命名为GO-TAA-PEDOT,其扫描电镜照片参见图1中的(e)和(f),红外光谱图参见图2。
对比例
复合材料GO/PEDOT的制备
称取200mg氧化石墨烯GO,200mg EODT和50mL乙腈投入250mL 圆底烧瓶中超声30min。随后称取0.34g无水氯化铁,其中无水氯化铁与EDOT 的摩尔比为3:1,溶于25mL的硝基甲烷中,缓慢向圆底烧瓶中滴加,在室温下搅拌反应10h。将反应物使用大量的甲醇通过离心的方式洗涤,最后在60℃真空干燥24h,即得到复合材料,将其命名为GO/PEDOT,其扫描电镜照片参见图1中的(c)和(d),红外光谱图参见图2。
实施例2
电化学性能测试:
(1)复合材料GO-TAA-PEDOT的电化学性能测试
工作电极的制备:将GO-TAA-PEDOT、乙炔黑(导电剂)和聚四氟乙烯 (粘结剂)按照质量比为8:1:1的比例混合并搅拌,使其成为具有良好延展性的混合材料。再使用杵将其压擀成厚度约为200μm的片状材料,于60℃真空干燥箱中干燥24h后备用。测试时使用20MPa的压力将其压于铂片上。
(2)复合材料GO/PEDOT的电化学性能测试
工作电极的制备:将GO/PEDOT、乙炔黑(导电剂)和聚四氟乙烯(粘结剂)按照质量比为8:1:1的比例混合并搅拌,使其成为具有良好延展性的混合材料。再使用杵将其压擀成厚度约为200μm的片状材料,于60℃真空干燥箱中干燥24h后备用。测试时使用20MPa的压力将其压于铂片上。
(3)氧化石墨烯GO的电化学性能测试
工作电极的制备:将GO、乙炔黑(导电剂)和聚四氟乙烯(粘结剂)按照质量比为8:1:1的比例混合并搅拌,使其成为具有良好延展性的混合材料。再使用杵将其压擀成厚度约为200μm的片状材料,于60℃真空干燥箱中干燥24h后备用。测试时使用20MPa的压力将其压于铂片上。
电化学测试均采用CHI660E(上海,辰华)电化学工作站进行。电化学测试为三电极体系(活性材料为工作电极,对电极为铂电极,参比电极为Ag/AgCl 电极),其测试电解液为1M KCl。循环伏安和恒电流充放电测试是在-0.4~0.6V 的电压窗口下进行。
GO、GO/PEDOT、GO-TAA-PEDOT复合材料在扫速为(a)50mV·s-1和(b) 100mV·s-1下的循环伏安曲线图参见图3;GO、GO/PEDOT、GO-TAA-PEDOT 复合材料在电流密度为(a)0.3A·g-1和(b)2A·g-1下的充放电曲线图参见图4; GO、GO-PEDOT和GO-TAA-PEDOT复合材料在电流密度为4A·g-1时循环1000 圈的循环稳定性图参见图5。
由图3-5的测试结果可以看出,GO-TAA-PEDOT的比容量和循环稳定性都比GO和GO/PEDOT有明显的提升。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护范围内。
Claims (10)
1.一种功能化氧化石墨烯/聚(3,4-乙烯二氧噻吩)复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将氧化石墨烯(GO)、2-噻吩乙酸、对甲苯磺酸酰胺加入二甲基亚砜溶剂中,超声振荡30min,再使用大流量氮气鼓泡10min,在氮气保护的条件下进行酯化反应,反应结束后,以甲醇为溶剂通过离心的方式去除未反应的2-噻吩乙酸,最后将反应物烘干得到功能化氧化石墨烯(GO-TAA);
(2)将步骤(1)得到的功能化氧化石墨烯(GO-TAA)和3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)加入到乙腈溶液中,超声30min,随后逐滴滴加溶于硝基甲烷的无水氯化铁溶液,在室温下搅拌反应8~10h,最后以甲醇为溶剂通过离心的方式洗涤,烘干之后即得到功能化氧化石墨烯/聚(3,4-乙烯二氧噻吩)复合材料(GO-TAA-PEDOT)。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,氧化石墨烯、2-噻吩乙酸、对甲苯磺酸酰胺的质量比为1:10~20:1~2。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,二甲基亚砜的加入量以氧化石墨烯的质量计为500~1000mL/g。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述酯化反应的温度为150℃,时间为6~8个小时。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述的功能化氧化石墨烯、3,4-乙烯二氧噻吩的质量比为1:1~2。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述的3,4-乙烯二氧噻吩与无水氯化铁的物质的量比为1:2~4。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述的乙腈的加入量以功能化氧化石墨烯的质量计为1:1~2mL/mg。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述的硝基甲烷加入量以无水氯化铁物质的量计为1:6~10。
9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述氧化石墨烯的制备方法为:将鳞片石墨粉加入H2SO4中,缓慢加入过硫酸钾和五氧化二磷,并在70~90℃下搅拌,将反应得到的混合液使用去离子水过滤洗涤、烘干得到预氧化产物;将预氧化产物和硝酸钠加入H2SO4中,在冰水浴下加入KMnO4,在30~50℃下搅拌2~3h,拿出放入冰水浴加入50~100mL的去离子水和4~5mL 的H2O2,使用去离子水离心洗涤,再超声、冻干得到棕黄色的氧化石墨烯GO。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到的功能化氧化石墨烯/聚(3,4-乙烯二氧噻吩)复合材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910423316.4A CN110246703B (zh) | 2019-05-21 | 2019-05-21 | 功能化氧化石墨烯/聚(3,4-乙烯二氧噻吩)复合材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910423316.4A CN110246703B (zh) | 2019-05-21 | 2019-05-21 | 功能化氧化石墨烯/聚(3,4-乙烯二氧噻吩)复合材料及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110246703A CN110246703A (zh) | 2019-09-17 |
CN110246703B true CN110246703B (zh) | 2021-05-11 |
Family
ID=67884659
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910423316.4A Active CN110246703B (zh) | 2019-05-21 | 2019-05-21 | 功能化氧化石墨烯/聚(3,4-乙烯二氧噻吩)复合材料及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110246703B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110534352A (zh) * | 2019-09-19 | 2019-12-03 | 福州大学 | 一种聚3,4-乙撑二氧噻吩包覆氧化石墨烯的制备方法及其应用 |
CN113817369A (zh) * | 2021-08-19 | 2021-12-21 | 杭州烯鲸新材料科技有限公司 | 一种石墨烯-水性丙烯酸防腐涂层的制备方法与应用 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104934236A (zh) * | 2015-04-30 | 2015-09-23 | 河海大学 | 一种电活性分子接枝石墨烯掺杂导电聚合物电极材料的制备方法 |
CN109326455A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-02-12 | 南京林业大学 | 一种亲水性聚噻吩接枝氧化石墨烯超级电容器电极材料及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101113590B1 (ko) * | 2010-04-12 | 2012-02-22 | 한국과학기술원 | 그래핀-pedot 복합필름 및 프리스탠딩 그래핀-pedot 복합필름 제조방법, 및 이에 의하여 제조된 그래핀-pedot 복합필름, 프리스탠딩 그래핀-pedot 복합필름 |
-
2019
- 2019-05-21 CN CN201910423316.4A patent/CN110246703B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104934236A (zh) * | 2015-04-30 | 2015-09-23 | 河海大学 | 一种电活性分子接枝石墨烯掺杂导电聚合物电极材料的制备方法 |
CN109326455A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-02-12 | 南京林业大学 | 一种亲水性聚噻吩接枝氧化石墨烯超级电容器电极材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
"Functionalization of Graphene Oxide and its Composite with Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) as Electrode Material for Supercapacitors";Minchao Wang,et al.;《Nanoscale Research Letters》;20150922;第10卷;第370页 * |
"Simultaneous reduction and covalent grafting of polythiophene on graphene oxide sheets for excellent capacitance retention";Santosh Kumar Yadav,et al.;《RSC Advances》;20160526;第6卷;第52945-52949页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110246703A (zh) | 2019-09-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105253871B (zh) | 超级电容器用含氮碳材料及其制备方法、超级电容器电极材料 | |
CN111261872B (zh) | 有机电极材料及其制备方法和应用 | |
CN110246703B (zh) | 功能化氧化石墨烯/聚(3,4-乙烯二氧噻吩)复合材料及其制备方法 | |
CN108447696A (zh) | 一种聚吡咯/导电碳布复合电极的制备方法及其应用 | |
CN106207096A (zh) | 导电聚合物修饰的硫碳复合电极及制备方法 | |
Jähnert et al. | Synthesis and Charge–Discharge Studies of Poly (ethynylphenyl) galvinoxyles and Their Use in Organic Radical Batteries with Aqueous Electrolytes | |
Sato et al. | Synthesis of poly (TEMPO‐substituted glycidyl ether) by utilizing t‐BuOK/18‐crown‐6 for an organic cathode‐active material | |
Wang et al. | Fluoro-substituted conjugated polyindole for desirable electrochemical charge storage materials | |
Wang et al. | Highly efficient electrochemical energy storage of fluorinated nano-polyindoles with different morphology | |
N’Diaye et al. | Polymerized fuchsin and modified carbon nanotube electrodes for electrochemical capacitors | |
Bai et al. | Polyaniline-MXene composite electrode with excellent electrochemical properties for all-solid flexible supercapacitors | |
Gendensuren et al. | Incorporation of aniline tetramer into alginate-grafted-polyacrylamide as polymeric binder for high-capacity silicon/graphite anodes | |
CN108470629B (zh) | 一种镍离子掺杂聚噻吩/石墨烯复合电极材料及其制备方法 | |
Darwish et al. | Polyanionic electrically conductive superabsorbent hydrogel based on sodium alginate-g-poly (AM-co-ECA-co-AMPS): Broadband dielectric spectroscopy investigations | |
Aqil et al. | Polymer ionic liquid bearing radicals as an active material for organic batteries with ultrafast charge-discharge rate | |
CN110265229A (zh) | 纸纤维/本征态聚苯胺超级电容器复合电极材料制备方法 | |
KR101861356B1 (ko) | 슈퍼커패시터 전극용 그래핀-도전성 폴리머계 복합체 및 그의 제조방법 | |
Chu et al. | Enhancing the performance of a silicon anode by using a new conjugated polymer binder prepared by direct arylation | |
RU2637258C2 (ru) | Электроактивный полимер, электроактивный гибридный наноматериал, гибридный электрод для суперконденсатора и способы их получения | |
CN110491679B (zh) | 氧化石墨烯-聚噻吩复合材料和基于该材料的超级电容器 | |
CN110534352A (zh) | 一种聚3,4-乙撑二氧噻吩包覆氧化石墨烯的制备方法及其应用 | |
JPH06184396A (ja) | 電気活性密度の高い電導性高分子複合体およびその製造方法 | |
Hosseini et al. | The effect of electro-polymerization method on supercapacitive properties of poly (O-Anisidine)/CNT nanocomposites | |
CN113053678A (zh) | 一种rGO包覆MOFs衍生TiO2@C结构材料的制备方法及应用 | |
CN108538646B (zh) | 一种纳米花状聚吡咯氧化锰复合材料的制备方法及应用 |
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 |