聚苯胺(PANI)是最有吸引力的赝电容材料之一。为了增强电解质扩散并改善电极的电化学性能,需要精心设计的PANI形态。掺入碳材料也有利于提高PANI的循环稳定性、机械和电化学性质。在该研究中,应用简单的溶液法来合成颗粒沉积的管状PANI。由于结构清晰,在电流密度为4 A/g时,比容量(CF)达到437.8 F/g。此外,将自合成的氧化石墨烯(GO)简单地与颗粒沉积的管状PANI混合,以制备更有效的电容性材料。由于来自PANI的赝电容和GO的官能团以及来自GO的电化学双层电容的协同效应,优化的PANI/GO电极实现了475.0 F/g增强的CF值。在进行2000次循环重复充电/放电过程后,对于优化的PANI/GO电极,也获得90%的CF保留率和高于90%的平均库仑效率。
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Fig. 1. 使用(a)6、(b)12、(c)18、(d)24和(e)36 h制备的SEM图;使用24小时制备PANI的(f)TEM图和(g)EDX光谱图。
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Fig. 2. 复合材料的SEM图,PANI:GO比率为(a)0:1、(b)1:2、(c)1:1、(d)2:1和(e)1:0。
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Fig. 3. (a)以10 mV/s获得的CV曲线和(b)使用不同时间制备的PANI电极,以4 A/g获得的GC/D曲线;使用24小时制备的PANI电极,(c)在各种扫描速率下测量的CV曲线和(d)在不同电流密度下测量的GC/D曲线。
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Fig. 4. PANI、GO和不同PANI与GO比率的PANI/GO电极,(a)以10 mV/s扫描速率测量的CV曲线和(b)在5 A/g的电流密度下测量的GC/D曲线;不同PANI和GO比率的PANI/GO电极的(c)奈奎斯特图和(d)相应等效电路;PANI与GO的比例为1:2,优化的PANI/GO电极,(e)不同扫描速率测量的CV曲线、(f)不同电流密度测量的GC/D曲线、(g)从CV曲线获得CF值与相应扫描速率之间的关系图以及(h)从GC/D曲线获得CF值和相应电流密度之间的关系图。
相关研究成果于2018年由台北科技大学Lu-Yin Lin课题组,发表在Electrochimica Acta(https://doi.org/10.1016/j.electacta.2017.10.195)上。原文:Enhanced electrocapacitive performance for the supercapacitor with tube-like polyaniline and graphene oxide composites(Electrochimica Acta 259 (2018) 348e354)。