CN110534352A - 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 - Google Patents

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 Download PDF

Info

Publication number
CN110534352A
CN110534352A CN201910888113.2A CN201910888113A CN110534352A CN 110534352 A CN110534352 A CN 110534352A CN 201910888113 A CN201910888113 A CN 201910888113A CN 110534352 A CN110534352 A CN 110534352A
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene oxide
poly
magnetic agitation
congo red
preparation
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
Application number
CN201910888113.2A
Other languages
English (en)
Inventor
李宝铭
杜圆圆
陈哲彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuzhou University
Original Assignee
Fuzhou University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuzhou University filed Critical Fuzhou University
Priority to CN201910888113.2A priority Critical patent/CN110534352A/zh
Publication of CN110534352A publication Critical patent/CN110534352A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G61/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/12—Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/122—Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides
    • C08G61/123—Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides derived from five-membered heterocyclic compounds
    • C08G61/126—Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides derived from five-membered heterocyclic compounds with a five-membered ring containing one sulfur atom in the ring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-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 OR LIGHT-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 OR LIGHT-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 OR LIGHT-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
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/10—Definition of the polymer structure
    • C08G2261/11—Homopolymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/30—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain
    • C08G2261/32—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain
    • C08G2261/324—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain condensed
    • C08G2261/3243—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain condensed containing one or more sulfur atoms as the only heteroatom, e.g. benzothiophene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/40—Polymerisation processes
    • C08G2261/43—Chemical oxidative coupling reactions, e.g. with FeCl3
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/70—Post-treatment
    • C08G2261/76—Post-treatment crosslinking
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/90—Applications
    • 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

Abstract

本发明公开了一种聚3,4‑乙撑二氧噻吩包覆氧化石墨烯的制备方法及其应用，属于超级电容器用电极材料制备技术领域。所述聚3,4‑乙撑二氧噻吩包覆氧化石墨烯是先将刚果红加入到氧化石墨烯分散液中，再加入3,4‑乙撑二氧噻吩，最后滴加三氯化铁盐酸溶液，经化学氧化聚合制备而成。本发明制得的聚3,4‑乙撑二氧噻吩包覆氧化石墨烯不仅包覆均匀，而且具有较高的比电容和优异的循环稳定性，同时具有原材料来源丰富、制备工艺简便等优势，主要用于制备超级电容器的电极，具有显著的经济价值和社会效益。

Description

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
技术领域
本发明属于超级电容器用电极材料制备技术领域，具体涉及一种聚3,4-乙撑二氧噻吩包覆氧化石墨烯的制备方法及其应用。
背景技术
聚3,4-乙撑二氧噻吩（PEDOT）具有较窄的能隙、较高的电导率、较好的成膜性和优良的环境稳定性，在超级电容器的电极材料方面具有广阔的应用前景。但是3,4-乙撑二氧噻吩单体在水中溶解度很低，且聚合过程中容易发生团聚，这些都限制了PEDOT的商业应用。张辉（张辉, 杨鹏, 张大全, 孙伟; 石墨烯/聚乙撑二氧噻吩纳米复合材料的制备及电化学性能研究, 沈阳化工大学学报, 2015, 29(4): 323-328）以过硫酸铵为氧化剂，以三氯化铁为掺杂剂，采用原位聚合法制备石墨烯/聚乙撑二氧噻吩纳米复合材料。研究结果表明，纳米级的聚乙撑二氧噻吩颗粒沉积在石墨烯片层上，随着石墨烯重量分数的增加，复合材料的电化学性能随之改善，当石墨烯的重量分数为50 %时，复合材料的比电容为168.8F/g，显示出较好的电化学活性。通常PEDOT与石墨烯进行复合时，由于PEDOT极易团聚的特点，团聚的PEDOT颗粒直接沉积在石墨烯表面，会导致PEDOT在石墨烯表面分布不均匀且沉积量少，另外，石墨烯作为纳米碳材料，在反应体系中不易分散，导致了其无法充分发挥大比表面积的优势。
发明内容
本发明针对聚3,4-乙撑二氧噻吩在石墨烯表面不易分散均匀且电化学性能差等问题，提出一种聚3,4-乙撑二氧噻吩包覆氧化石墨烯的制备方法。本发明制得的聚3,4-乙撑二氧噻吩包覆氧化石墨烯不仅包覆均匀，而且具有较高的比电容和优异的循环稳定性，同时具有原材料来源丰富、制备工艺简便等优势，主要用于制备超级电容器的电极，具有显著的经济价值和社会效益。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种聚3,4-乙撑二氧噻吩包覆氧化石墨烯是先将刚果红加入到氧化石墨烯分散液中，再加入3,4-乙撑二氧噻吩，最后滴加三氯化铁盐酸溶液，经化学氧化聚合制备而成。
所述聚3,4-乙撑二氧噻吩包覆氧化石墨烯的制备方法具体包括以下步骤：
（1）将80~120 mg氧化石墨烯加入到80~120 mL去离子水中，在室温下先磁力搅拌30~60min，再超声30~60 min，制得氧化石墨烯分散液；将20~60 mg刚果红加入到氧化石墨烯分散液中，在室温下磁力搅拌60~120 min，制得刚果红负载氧化石墨烯分散液；将60~160 mg 3,4-乙撑二氧噻吩加入到刚果红负载氧化石墨烯分散液中，在室温下先磁力搅拌30~60 min，再超声30~90 min，最后再磁力搅拌10~30 min，制得3,4-乙撑二氧噻吩和刚果红负载氧化石墨烯的混合液；
（2）向上述混合液中以10~20滴/min的速度逐滴滴加0.5~3 mL三氯化铁盐酸溶液，在5~20 ℃下，磁力搅拌反应24~48 h；反应结束后，将反应混合液倒入200~400 mL甲醇中，在室温下磁力搅拌10~30 min后，静置12~36 h；经过滤、甲醇和去离子水交叉洗涤、60 ℃真空干燥24 h，制得所述聚3,4-乙撑二氧噻吩包覆氧化石墨烯。
所述三氯化铁盐酸溶液中，三氯化铁的浓度为2 mol/L，盐酸的浓度为0.02 mol/L，溶剂为去离子水。
进一步地，将制备得到的聚3,4-乙撑二氧噻吩包覆氧化石墨烯应用于制备超级电容器的电极中。
本发明的显著优点在于：
（1）将刚果红加入到氧化石墨烯分散液中，通过刚果红与氧化石墨烯之间的π-π相互作用，部分刚果红均匀地负载在氧化石墨烯表面，这样一方面可以提高氧化石墨烯的分散性，防止氧化石墨烯团聚，充分发挥氧化石墨烯大比表面积的优势，另一方面聚合生成的PEDOT分子带有正电荷，通过与均匀负载在氧化石墨烯表面的刚果红的磺酸根阴离子的作用，能够促使PEDOT均匀包覆在氧化石墨烯的表面。
（2）分散液中剩余的刚果红具有两个磺酸根离子，在PEDOT的聚合过程中，通过磺酸根阴离子与生成的带有正电荷的PEDOT分子链之间的作用，将PEDOT交联起来，可以提高PEDOT的循环稳定性。同时，PEDOT通过刚果红进行交联，还可以提高PEDOT的共轭程度，从而提高PEDOT的比电容。另外，刚果红具有高度π共轭的分子结构，可以贡献部分赝电容。
（3）将PEDOT均匀地包覆在氧化石墨烯的表面，一方面可以利用氧化石墨烯显著提高PEDOT的比表面积，另一方面可以利用氧化石墨烯作为PEDOT的支撑骨架，有效防止PEDOT在充放电过程中发生不可逆的微观变形。因此，将PEDOT均匀地包覆在氧化石墨烯的表面，可以显著提高PEDOT的比电容和循环稳定性。
（4）本发明制备的聚3,4-乙撑二氧噻吩包覆氧化石墨烯不仅包覆均匀，而且具有较高的比电容和优异的循环稳定性，在充放电电流密度分别为1 A/g、2 A/g、4 A/g和8 A/g时，比电容分别为258~275 F/g、243~253 F/g、232~244 F/g和225~235 F/g，循环2000次后，比电容的保持率为93~98 %，同时具有原材料来源丰富、制备工艺简便等优势，主要用于制备超级电容器的电极，具有显著的经济价值和社会效益。
附图说明
图1为实施例1制备的聚3,4-乙撑二氧噻吩包覆氧化石墨烯的红外光谱；
图2为实施例1制备的聚3,4-乙撑二氧噻吩包覆氧化石墨烯的扫描电镜照片；
图3为对比例1制备的聚3,4-乙撑二氧噻吩包覆氧化石墨烯的扫描电镜照片；
图4为对比例2制备的刚果红掺杂聚3,4-乙撑二氧噻吩的扫描电镜照片；
图5为对比例3制备的聚3,4-乙撑二氧噻吩的扫描电镜照片。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
实施例1
（1）将100 mg氧化石墨烯加入到100 mL去离子水中，在室温下先磁力搅拌45 min，再超声45 min，制得氧化石墨烯分散液；将40 mg刚果红加入到氧化石墨烯分散液中，在室温下磁力搅拌90 min，制得刚果红负载氧化石墨烯分散液；将100 mg 3,4-乙撑二氧噻吩加入到刚果红负载氧化石墨烯分散液中，在室温下先磁力搅拌45 min，再超声60 min，最后再磁力搅拌20 min，制得3,4-乙撑二氧噻吩和刚果红负载氧化石墨烯的混合液；
（2）向上述混合液中以15滴/min的速度逐滴滴加1.5 mL三氯化铁盐酸溶液，在10 ℃下，磁力搅拌反应36 h；反应结束后，将反应混合液倒入300 mL甲醇中，在室温下磁力搅拌20 min后，静置24 h；经过滤、甲醇和去离子水交叉洗涤、60 ℃真空干燥24 h，制得所述聚3,4-乙撑二氧噻吩包覆氧化石墨烯。
所述三氯化铁盐酸溶液中，三氯化铁的浓度为2 mol/L，盐酸的浓度为0.02 mol/L，溶剂为去离子水。
图1为本实施例制备的聚3,4-乙撑二氧噻吩包覆氧化石墨烯的红外光谱。从图中可以看出，位于3542 cm-1处的吸收峰为氧化石墨烯上羟基形成的氢键的伸缩振动吸收峰，位于3427 cm-1处的宽吸收峰为氧化石墨烯的羟基、羧基和刚果红的氨基的O-H、N-H伸缩振动吸收峰，2914 cm-1和2841 cm-1处的吸收峰为聚3,4-乙撑二氧噻吩的亚甲基C-H伸缩振动吸收峰，位于1463 cm-1、1318 cm-1、1171 cm-1和975 cm-1处的吸收峰为聚3,4-乙撑二氧噻吩的C=C、C-C、C-O-C和C-S的伸缩振动吸收峰，位于1630 cm-1处的吸收峰为刚果红N=N的伸缩振动吸收峰，这说明聚3,4-乙撑二氧噻吩包覆氧化石墨烯被成功制备。
图2为本实施例制备的聚3,4-乙撑二氧噻吩包覆氧化石墨烯的扫描电镜照片。从图中可以看出，聚3,4-乙撑二氧噻吩均匀包覆在氧化石墨烯的表面，这有利于充分发挥氧化石墨烯的大比表面积的优势。
实施例2
（1）将80 mg氧化石墨烯加入到80 mL去离子水中，在室温下先磁力搅拌30 min，再超声30 min，制得氧化石墨烯分散液；将20 mg刚果红加入到氧化石墨烯分散液中，在室温下磁力搅拌60 min，制得刚果红负载氧化石墨烯分散液；将60 mg 3,4-乙撑二氧噻吩加入到刚果红负载氧化石墨烯分散液中，在室温下先磁力搅拌30 min，再超声30 min，最后再磁力搅拌10 min，制得3,4-乙撑二氧噻吩和刚果红负载氧化石墨烯的混合液；
（2）向上述混合液中以10滴/min的速度逐滴滴加0.5 mL三氯化铁盐酸溶液，在5 ℃下，磁力搅拌反应48 h；反应结束后，将反应混合液倒入200 mL甲醇中，在室温下磁力搅拌10min后，静置12 h；经过滤、甲醇和去离子水交叉洗涤、60 ℃真空干燥24 h，制得所述聚3,4-乙撑二氧噻吩包覆氧化石墨烯。
所述三氯化铁盐酸溶液中，三氯化铁的浓度为2 mol/L，盐酸的浓度为0.02 mol/L，溶剂为去离子水。
实施例3
（1）将120 mg氧化石墨烯加入到120 mL去离子水中，在室温下先磁力搅拌60 min，再超声60 min，制得氧化石墨烯分散液；将60 mg刚果红加入到氧化石墨烯分散液中，在室温下磁力搅拌120 min，制得刚果红负载氧化石墨烯分散液；将160 mg 3,4-乙撑二氧噻吩加入到刚果红负载氧化石墨烯分散液中，在室温下先磁力搅拌60 min，再超声90 min，最后再磁力搅拌30 min，制得3,4-乙撑二氧噻吩和刚果红负载氧化石墨烯的混合液；
（2）向上述混合液中以20滴/min的速度逐滴滴加3 mL三氯化铁盐酸溶液，在20 ℃下，磁力搅拌反应24 h；反应结束后，将反应混合液倒入400 mL甲醇中，在室温下磁力搅拌30min后，静置36 h；经过滤、甲醇和去离子水交叉洗涤、60 ℃真空干燥24 h，制得所述聚3,4-乙撑二氧噻吩包覆氧化石墨烯。
所述三氯化铁盐酸溶液中，三氯化铁的浓度为2 mol/L，盐酸的浓度为0.02 mol/L，溶剂为去离子水。
对比例1
（1）将40 mg刚果红加入到100 mL去离子水中，在室温下磁力搅拌90 min，制得刚果红溶液；将100 mg 3,4-乙撑二氧噻吩加入到刚果红溶液中，在室温下先磁力搅拌45 min，再超声60 min，最后再磁力搅拌20 min，制得3,4-乙撑二氧噻吩和刚果红的混合液；
（2）向上述混合液中以15滴/min的速度逐滴滴加1.5 mL三氯化铁盐酸溶液，在10 ℃下，磁力搅拌反应36 h；反应结束后，将反应混合液倒入300 mL甲醇中，在室温下磁力搅拌20 min后，静置24 h；经过滤、甲醇和去离子水交叉洗涤、60 ℃真空干燥24 h，制得刚果红掺杂聚3,4-乙撑二氧噻吩。
所述三氯化铁盐酸溶液中，三氯化铁的浓度为2 mol/L，盐酸的浓度为0.02 mol/L，溶剂为去离子水。
图3为本对比例制备的刚果红掺杂聚3,4-乙撑二氧噻吩的扫描电镜照片。从图中可以看出，刚果红掺杂聚3,4-乙撑二氧噻吩呈现疏松的颗粒结构并具有多孔形貌。
对比例2
（1）将100 mg氧化石墨烯加入到100 mL去离子水中，在室温下先磁力搅拌45 min，再超声45 min，制得氧化石墨烯分散液；将100 mg 3,4-乙撑二氧噻吩加入到氧化石墨烯分散液中，在室温下先磁力搅拌45 min，再超声60 min，最后再磁力搅拌20 min，制得3,4-乙撑二氧噻吩和氧化石墨烯的混合液；
（2）向上述混合液中以15滴/min的速度逐滴滴加1.5 mL三氯化铁盐酸溶液，在10 ℃下，磁力搅拌反应36 h；反应结束后，将反应混合液倒入300 mL甲醇中，在室温下磁力搅拌20 min后，静置24 h；经过滤、甲醇和去离子水交叉洗涤、60 ℃真空干燥24 h，制得聚3,4-乙撑二氧噻吩包覆氧化石墨烯。
所述三氯化铁盐酸溶液中，三氯化铁的浓度为2 mol/L，盐酸的浓度为0.02 mol/L，溶剂为去离子水。
图4为本对比例制备的聚3,4-乙撑二氧噻吩包覆氧化石墨烯的扫描电镜照片。从图中可以看出，由于缺少刚果红的分散作用，聚3,4-乙撑二氧噻吩在氧化石墨烯表面上的包覆不均匀，这不利于充分发挥氧化石墨烯的大比表面积的优势。
对比例3
（1）将100 mg 3,4-乙撑二氧噻吩加入到100 mL去离子水中，在室温下先磁力搅拌45min，再超声60 min，最后再磁力搅拌20 min，制得3,4-乙撑二氧噻吩溶液；
（2）向上述溶液中以15滴/min的速度逐滴滴加1.5 mL三氯化铁盐酸溶液，在10 ℃下，磁力搅拌反应36 h；反应结束后，将反应混合液倒入300 mL甲醇中，在室温下磁力搅拌20min后，静置24 h；经过滤、甲醇和去离子水交叉洗涤、60 ℃真空干燥24 h，制得聚3,4-乙撑二氧噻吩。
所述三氯化铁盐酸溶液中，三氯化铁的浓度为2 mol/L，盐酸的浓度为0.02 mol/L，溶剂为去离子水。
图5为本对比例制备的聚3,4-乙撑二氧噻吩的扫描电镜照片。从图中可以看出，聚3,4-乙撑二氧噻吩呈现粗糙的大量块状固体堆积的表面形貌且空隙较少。
将80wt %产物、15 wt%乙炔炭黑和5wt %聚偏氟乙烯混合均匀涂在不锈钢网上作为工作电极，以铂丝作为对电极，以饱和甘汞电极作为参比电极，以1 mol/L硫酸水溶液作为电解液，利用恒流充放电方法测试实施例和对比例所制备产物的比电容，利用循环伏安法测试实施例和对比例所制备产物的电化学循环稳定性，其中，电压范围为-0.2 V~0.8 V，充放电电流密度分别为1 A/g、2 A/g、4 A/g和8 A/g，扫描速率为100 mV/s，测试结果如表1所示。
表1 性能测试结果
从三组实施例和三组对比例的测试结果可以看出，先将刚果红加入到氧化石墨烯分散液中，再加入3,4-乙撑二氧噻吩，最后滴加三氯化铁盐酸溶液，可以制得具有较高比电容和优异循环稳定性的聚3,4-乙撑二氧噻吩包覆氧化石墨烯。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (3)

1.一种聚3,4-乙撑二氧噻吩包覆氧化石墨烯的制备方法，其特征在于：先将刚果红加入到氧化石墨烯分散液中，再加入3,4-乙撑二氧噻吩，最后滴加三氯化铁盐酸溶液，经化学氧化聚合制备而成；具体包括以下步骤：
（1）将80~120 mg氧化石墨烯加入到80~120 mL去离子水中，在室温下先磁力搅拌30~60min，再超声30~60 min，制得氧化石墨烯分散液；将20~60 mg刚果红加入到氧化石墨烯分散液中，在室温下磁力搅拌60~120 min，制得刚果红负载氧化石墨烯分散液；将60~160 mg 3,4-乙撑二氧噻吩加入到刚果红负载氧化石墨烯分散液中，在室温下先磁力搅拌30~60 min，再超声30~90 min，最后再磁力搅拌10~30 min，制得3,4-乙撑二氧噻吩和刚果红负载氧化石墨烯的混合液；
（2）向上述混合液中以10~20滴/min的速度逐滴滴加0.5~3 mL三氯化铁盐酸溶液，在5~20 ℃下，磁力搅拌反应24~48 h；反应结束后，将反应混合液倒入200~400 mL甲醇中，在室温下磁力搅拌10~30 min后，静置12~36 h；经过滤、甲醇和去离子水交叉洗涤、60 ℃真空干燥24 h，制得所述聚3,4-乙撑二氧噻吩包覆氧化石墨烯。
2.根据权利要求1所述的聚3,4-乙撑二氧噻吩包覆氧化石墨烯的制备方法，其特征在于：所述三氯化铁盐酸溶液中，三氯化铁的浓度为2 mol/L，盐酸的浓度为0.02 mol/L，溶剂为去离子水。
3.一种如权利要求1所述的聚3,4-乙撑二氧噻吩包覆氧化石墨烯的制备方法在制备超级电容器的电极中的应用。
CN201910888113.2A 2019-09-19 2019-09-19 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 Pending CN110534352A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910888113.2A CN110534352A (zh) 2019-09-19 2019-09-19 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

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910888113.2A CN110534352A (zh) 2019-09-19 2019-09-19 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

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110534352A true CN110534352A (zh) 2019-12-03

Family

ID=68669304

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910888113.2A Pending CN110534352A (zh) 2019-09-19 2019-09-19 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

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110534352A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112186173A (zh) * 2020-09-21 2021-01-05 湖南艾华集团股份有限公司 一种具有高倍率性能的负极、制备方法及锂离子电池
CN116706076A (zh) * 2023-08-09 2023-09-05 宁德新能源科技有限公司 一种负极材料、负极极片、电化学装置及电子装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102558772A (zh) * 2011-12-15 2012-07-11 河海大学 一种聚3,4-（乙撑二氧噻吩）/磺化石墨烯复合水凝胶及其制备方法
CN102604147A (zh) * 2012-03-14 2012-07-25 武汉工程大学 一种基于聚吡咯与氧化石墨烯的海绵结构材料的制备方法
CN107180706A (zh) * 2017-06-14 2017-09-19 福州大学 染料功能化石墨烯/聚苯胺复合材料的制备方法及应用
CN110246703A (zh) * 2019-05-21 2019-09-17 浙江工业大学 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

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102558772A (zh) * 2011-12-15 2012-07-11 河海大学 一种聚3,4-（乙撑二氧噻吩）/磺化石墨烯复合水凝胶及其制备方法
CN102604147A (zh) * 2012-03-14 2012-07-25 武汉工程大学 一种基于聚吡咯与氧化石墨烯的海绵结构材料的制备方法
CN107180706A (zh) * 2017-06-14 2017-09-19 福州大学 染料功能化石墨烯/聚苯胺复合材料的制备方法及应用
CN110246703A (zh) * 2019-05-21 2019-09-17 浙江工业大学 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

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MENGDI BAI等: "Capacitive behavior and material characteristics of congo red doped poly (3,4-ethylene dioxythiophene)", 《ELECTROCHIMICA ACTA》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112186173A (zh) * 2020-09-21 2021-01-05 湖南艾华集团股份有限公司 一种具有高倍率性能的负极、制备方法及锂离子电池
CN116706076A (zh) * 2023-08-09 2023-09-05 宁德新能源科技有限公司 一种负极材料、负极极片、电化学装置及电子装置
CN116706076B (zh) * 2023-08-09 2023-12-19 宁德新能源科技有限公司 一种负极材料、负极极片、电化学装置及电子装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108447696B (zh) 一种聚吡咯/导电碳布复合电极的制备方法及其应用
CN105839228B (zh) 一种聚丙烯腈基导电纤维材料的制备方法
CN105206430B (zh) 聚苯胺纳米管阵列/石墨烯复合材料电极及其制备方法和应用
Ran et al. Preparation of hierarchical polyaniline nanotubes based on self‐assembly and its electrochemical capacitance
CN103971941B (zh) 应用于超级电容器的石墨烯/聚苯胺/氧化锡复合材料及其制备方法
CN106981374B (zh) 功能化氧化石墨烯修饰聚合物凝胶电解质及其制备方法和应用
CN106910643B (zh) 原位聚合聚苯胺—磺化石墨烯复合材料在电极材料中的应用
CN106206065A (zh) 一种超级电容器电极材料MnO2@PDA纳米复合材料的制备方法
CN102516764B (zh) 一种聚苯胺纳米线/分级多孔碳复合材料及其制备方法和应用
CN109167043A (zh) 溶剂热连锁聚合法制备高分子复合电极材料
CN106504910A (zh) 一种蒽醌分子共接枝碳/导电聚合物复合材料及其制备方法
CN106024094B (zh) 一种柔性导电聚苯胺纳米纤维凹凸电极材料及其制备方法
CN106206073A (zh) 钴离子掺杂聚苯胺/碳纳米管复合电极材料及其制备方法
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
CN105006374B (zh) 盐模板法制备多孔氮碳复合物及其在超级电容器中的应用
CN102010594B (zh) 一种导电聚合物/倍半硅氧烷复合电极材料的制备方法
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
JP5109323B2 (ja) 電気化学素子用電極及びその製造方法、並びに電気化学素子
CN106298254A (zh) 聚苯胺/多孔金属薄膜材料、复合正极极片、制备方法及应用
CN106128802B (zh) 一种用于超级电容器的电极材料的制备方法
CN112029096A (zh) 一种植酸掺杂聚吡咯的制备方法
CN110078900A (zh) 一种高循环稳定性聚3,4-乙撑二氧噻吩电极材料及其制备方法
CN110010368A (zh) 一种片状聚3,4-乙撑二氧噻吩及其制备方法与应用
CN107746572A (zh) 分级多孔结构pnma/木质素磺酸杂化水凝胶的制备方法
CN106847542B (zh) 具有优异倍率性能复合电极材料的制备方法

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20191203