') ,523.2Fg 1 (5Ag ')、504.8Fg 1 (1Ag 3。當電流密度從IAg1升至1Ag 1時材料的電容值還能維持70.23%。在高電流密度下材料還能保持較高的電容值，說明材料具有良好的倍率性能。對聚苯胺/石墨烯/ 二氧化錳進行場發射掃描電鏡測試發現(圖2)，聚苯胺纖維隨機地分布在石墨烯片層之間，并且聚苯胺纖維能很好的與石墨烯連接。
[0024]對比例一:
[0025]制備聚苯胺/石墨烯電極包括以下幾個步驟:
[0026](I)制備聚苯胺/石墨烯復合材料:取苯胺石墨烯混合溶液73 μ L分散于5mL三氯甲烷中作為有機相。45.6mg的過硫酸銨溶解于5mL 0.1M硫酸溶液中作為水相。然后將有機相加入到直徑為20mm的小瓶中，水相小心的加到有機相上方避免晃動，形成穩定的界面，反應4小時。小心收集水相，離心收集水相中的固體，并用大量去離子水洗滌去除未反應的苯胺單體和氧化劑，60°C真空干燥12h。
[0027](2)制備聚苯胺/石墨烯電極:稱取1mg復合材料于1mL去離子水中，充分超聲振蕩，取5 μ L該分散液滴加到鉑盤電極表面上，室溫下晾干之后，即得到超級電容器工作電極。
[0028]將聚苯胺/石墨烯電極進行不同電流密度(1、2、3、5和1(^81)下的恒電流充放電測試。結果如圖1所示，聚苯胺/石墨烯復合材料在不同電流密度下的電容值均小于聚苯胺/石墨稀/ 一■氧化猛，說明一■氧化猛的引入能提尚材料的電容性能。
[0029]對比例二:
[0030]制備聚苯胺電極包括以下幾個步驟:
[0031](I)制備聚苯胺材料:取苯胺73 μ L分散于5mL三氯甲烷中作為有機相。45.6mg的過硫酸銨溶解于5mL0.1M硫酸溶液中作為水相。然后將有機相加入到直徑為20mm的小瓶中，水相小心的加到有機相上方避免晃動，形成穩定的界面，反應4小時。小心收集水相，離心收集水相中的固體，并用大量去離子水洗滌去除未反應的苯胺單體和氧化劑，60°C真空干燥12h。
[0032](2)制備聚苯胺電極:稱取1mg聚苯胺于1mL去離子水中，充分超聲振蕩，取5 μ L該分散液滴加到鉑盤電極表面上，室溫下晾干之后，即得到超級電容器工作電極。
[0033]將聚苯胺電極進行不同電流密度(1、2、3、5和1Ag 下的恒電流充放電測試。結果如圖1所示，聚苯胺在不同電流密度下的電容值均小于聚苯胺/石墨烯，說明石墨烯的引入能提尚材料的電容性能。
[0034]對比例三:
[0035]只用高錳酸鉀作為氧化劑制備聚苯胺包括以下幾個步驟:
[0036]取苯胺73 μ L分散于5mL三氯甲烷中作為有機相。35mg的高錳酸鉀溶解于5mL
0.1M硫酸溶液中作為水相。然后將有機相加入到直徑為20mm的小瓶中，水相小心的加到有機相上方避免晃動，形成穩定的界面，反應4小時。小心收集水相，離心收集水相中的固體，并用大量去離子水洗滌去除未反應的苯胺單體和氧化劑，60°C真空干燥12h。
[0037]對以高錳酸鉀作為氧化劑制備的聚苯胺進行場發射掃描電鏡測試，如圖3所示，并沒有纖維狀的聚苯胺生成，這是因為高錳酸鉀具有較高的氧化性，所以高濃度的高錳酸鉀容易破壞聚苯胺纖維。
【主權項】
1.界面法制備聚苯胺/石墨烯/二氧化錳復合材料應用于超級電容器，其特征在于，步驟如下: a、對苯胺與石墨稀進行預處理:將20mg的氧化石墨稀超聲分散在1mL水中，形成氧化石墨烯水溶液。緊接著1mL的苯胺與氧化石墨烯水溶液混合，加熱至90?100°C，回流攪拌6?24小時。冷卻至室溫，將混合液靜置分層，利用分液漏斗獲得苯胺石墨烯混合溶液。 b、制備聚苯胺/石墨烯/二氧化錳復合材料:取苯胺石墨烯混合溶液73 μ L分散于5mL三氯甲烷中作為有機相。22.8mg的過硫酸銨和15.8mg的高錳酸鉀溶解于5mL 0.05?0.2M鹽酸或硫酸溶液中作為水相。然后將有機相加入到直徑為20_的小瓶中，水相小心的加到有機相上方避免晃動，形成穩定的界面，反應4小時。小心收集水相，離心收集水相中的固體，并用大量去離子水洗滌去除未反應的苯胺單體和氧化劑，60 °C真空干燥12h。 C、制備聚苯胺/石墨稀/ 二氧化猛電極:稱取1mg復合材料于1mL去離子水中，充分超聲振蕩，取5 μ L該分散液滴加到鉑盤電極表面上，室溫下晾干之后，即得到超級電容器工作電極。2.根據權利要求1所述界面法制備聚苯胺/石墨烯/二氧化錳復合材料應用于超級電容器，其特征是:所述步驟a中將苯胺與氧化石墨烯水溶液互混一步制得苯胺石墨烯混合溶液，反應溫度為90?100°C，反應時間為6?24小時。3.根據權利要求1所述界面法制備聚苯胺/石墨烯/二氧化錳復合材料應用于超級電容器，其特征是:所述步驟b中將過硫酸銨與高錳酸鉀作為復合氧化劑應用于界面聚合。4.根據權利要求1所述界面法制備聚苯胺/石墨烯/二氧化錳復合材料應用于超級電容器，其特征是:所述步驟b中鹽酸或硫酸作為摻雜劑，摻雜劑濃度為0.05?0.2M。
【專利摘要】本發明涉及一種超級電容器電極材料用聚苯胺/石墨烯/二氧化錳復合材料及其制備方法，包括以下步驟：對苯胺與石墨烯進行預處理、制備聚苯胺/石墨烯/二氧化錳。本發明的有益效果是：利用苯胺還原氧化石墨烯，減少氧化石墨烯還原后的團聚現象，充分保留了石墨烯由于其單層結構帶來的特殊性能。利用復合氧化劑(KMnO4/(NH4)2S2O8)界面聚合來制備聚苯胺/石墨烯/二氧化錳復合材料，既能保證聚苯胺保持其纖維狀，又能在聚苯胺中摻入二氧化錳。由于聚苯胺纖維中摻入了石墨烯以及二氧化錳，材料整體的電容性能以及循環壽命得以提升。
【IPC分類】H01G11/30, H01G11/86, H01G11/24
【公開號】CN105070514
【申請號】CN201510391074
【發明人】孔泳, 李凱健
【申請人】常州大學
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月6日