石墨烯/还原氧化石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及在超级电容器中的应用

本研究以低成本、易规模化的亲水性石墨烯/氧化石墨烯为前驱体,通过原位聚合的方法制备石墨烯/氧化石墨烯/聚苯胺复合材料,经过化学还原后制备得到石墨烯/还原氧化石墨烯/聚苯胺复合材料.采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和傅里叶红外变化光谱仪(FT-IR)对制备的材料进行了结构和形貌的表征.运用循环伏安法...     

聚苯胺-还原氧化石墨烯复合材料的比电容及超级电容性能

Flaky polyaniline-reduced graphene oxide (PANI-rGO) composites have larger specific capacitance due to the improved redox charge of PANI in the composites, fabricated by simultaneous reduction of PANI-GO. The structural and morphological analyses were carried out using scanning electron microscopy, UV-Vis spectroscopy, and thermogravimetry. The results showed that the composites are flaky in shape. PANI is uniformly coated on GO, and PANI-rGO has specific capacitance as high as 1069 F·g^-1 (1.71 F·cm^-2) at a current density of 20 A·g^-1, 5 times higher than PANI-GO; this is caused by the large surface and conductivity of the rGO in the composite.     

三维还原氧化石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及其超级电容性能

以制备的氧化石墨凝胶和聚苯胺纳米线为原料, 将二者按一定的质量比进行混合超声分散, 再以混合分散液为前驱体采用一步水热法制备得到三维还原氧化石墨烯(RGO)/聚苯胺(PANI) (RGP)复合材料, 采用扫描电镜(SEM), 透射电镜(TEM), X射线衍射(XRD), 傅里叶变换红外(FT-IR)光谱, X射线光电子能谱(XPS)和电化学测试等分析研究了复合材料的形貌、结构和超级电容性能. 结果表明, 复合材料既保持了还原氧化石墨烯的基本形貌, 又能使聚苯胺较好地镶嵌在还原氧化石墨烯的网状结构中; 且当氧化石墨与聚苯胺的质量比为1:1时复合材料在0.5 A·g^-1电流密度下比电容可高达758 F·g^-1, 即使在大电流密度(30 A·g^-1)下其比容量仍高达400 F·g^-1,在1A·g^-1电流密度下循环1000次后比容量保持率为86%, 表现出了良好的倍率性能和循环稳定性, 其超级电容性能远优于单纯的还原氧化石墨烯和聚苯胺, 其优异的超级电容性能可归咎于二者的相互协同作用.     

石墨烯-氧化钌纳米复合材料的水热法合成及电化学电容性能

通过水热法制备了石墨烯-氧化钌(G-RuO₂)纳米复合材料。对样品进行了X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM)和能量色散谱(EDS)表征。SEM结果表明氧化钌粒子均匀地分散在石墨烯层片上。TEM结果显示氧化钌纳米粒子的平均粒径约为3 nm。对样品进行了循环伏安和充放电性能测试,结果表明在1 A·g^-1的电流密度下,样品在H₂SO₄(1 mol·L^-1)溶液中具有219.7 F·g^-1的比电容。     

自支撑石墨烯/聚苯胺纳米纤维薄膜的制备及其电化学电容行为

用真空抽滤氧化石墨（GO）与聚苯胺（PANI）纳米纤维的混合分散溶液,流动组装得到自支撑GO/PANI复合薄膜,再利用气态水合肼还原其中的GO,最后重新氧化和掺杂还原态PANI,制备了自支撑石墨烯（GN）/PANI薄膜.扫描电子显微镜（SEM）结果显示,GN/PANI薄膜为层状结构,且PANI纳米纤维均匀插层于GN片间.PANI纳米纤维在复合薄膜中的存在有效增大了GN之间的层间距,有利于电解液离也GN充分接触.GN的高电导性则有利于PANI氧化还原过程中的电荷传输.电化学测试表明,GN/PANI薄膜在1 mol·L^-1HCl电解液中具有良好的电化学电容性能,在0.1 A·g^-1的电流密度下的比容量为495 F·g^-1,在3A·g^-1时为313 F·g^-1.经过2000次连续充放电,其具有90%的电容保持率,表明该复合材料具有良好的电化学稳定性.     

功能化石墨烯/聚苯胺复合电极材料的制备和电化学性能

利用水合肼还原十八胺（ODA）接枝的氧化石墨烯（GO）,得到了十八胺功能化石墨烯（ODA-G）,将ODAG与聚苯胺（PANI）通过溶液共混法,制备了功能化石墨烯和聚苯胺纳米复合材料（ODA-G/PANI）. 采用傅里叶变换红外（FTIR）光谱、X射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）、拉曼（Raman）光谱及透射电镜（TEM）,对复合材料的结构和形貌进行了表征;利用循环伏安、恒流充放电及交流阻抗谱等,对复合材料的电化学性能进行了测试. 结果显示,少量ODA-G的引入为PANI 的电化学氧化还原反应提供了更多的电子通道和活性位置,有利于提高PANI 的赝电容. 在电流密度1.0 A·g^-1下,2%（w）ODA-G/PANI 的比电容达到787 F·g^-1,而相应的PANI 仅有426 F·g^-1. 此外,ODA-G/PANI的循环稳定性也远高于纯PANI.     

电化学还原的氧化石墨烯修饰电极检测L-色氨酸

制备了氧化石墨烯修饰玻碳电极,并运用循环伏安法对氧化石墨烯进行了直接的电化学还原,研究了L-色氨酸在该电化学还原的氧化石墨烯修饰玻碳电极上的电化学行为。结果表明,L-色氨酸在该修饰电极上其氧化峰电流与裸玻碳电极相比增大了7.1倍,且峰电位负移80mV。利用差分脉冲伏安法,在pH=6.5的磷酸盐缓冲溶液中测定L-色氨酸,氧化峰电流与其浓度在0.4～65.0μmol/L范围内呈良好的线性关系,相关系数为0.998,方法检出限为0.2μmol/L。     

功能化石墨烯/聚苯胺复合电极材料的制备和电化学性能

利用水合肼还原十八胺(ODA)接枝的氧化石墨烯(GO),得到了十八胺功能化石墨烯(ODA-G),将ODAG与聚苯胺(PANI)通过溶液共混法,制备了功能化石墨烯和聚苯胺纳米复合材料(ODA-G/PANI).采用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、拉曼(Raman)光谱及透射电镜(TEM),对复合材料的结构和形貌进行了表征;利用循环伏安、恒流充放电及交流阻抗谱等,对复合材料的电化学性能进行了测试.结果显示,少量ODA-G的引入为PANI的电化学氧化还原反应提供了更多的电子通道和活性位置,有利于提高PANI的赝电容.在电流密度1.0 A·g-1下,2%(w)ODA-G/PANI的比电容达到787 F·g-1,而相应的PANI仅有426 F·g-1.此外,ODA-G/PANI的循环稳定性也远高于纯PANI.     

一维有序聚苯胺纳米阵列的制备及电化学储能性能

以导电玻璃FTO为基底电极, 在硫酸溶液中, 分别研究了苯胺单体浓度和恒定电流大小对聚苯胺(PANI)形貌的影响; 同时恒定苯胺单体的浓度和工作电流, 探究了不同类型的质子酸对PANI阵列形貌的影响. 结果表明, 采用恒电流方法可以制备出一维有序PANI纳米线阵列, 而且当苯胺的浓度为0.1 mol/L, 恒电流法的工作电流密度为0.03 mA/cm²时, 所制备的PANI纳米线阵列形貌最佳; 当用HCl, HNO₃和对甲苯磺酸(p-TSA)作为合成PANI的支持液时, 得到树桩状的PANI 纳米结构, 不能得到均一的纳米线阵列结构. 电化学性能测试结果表明, 制备的最佳形貌PANI纳米线阵列的比电容值可达560 F/g; 循环1000周后电容损失率为11%.     

石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及其电化学性能

以苯胺和氧化石墨烯(GO)为原料, 采用电化学方法制备了石墨烯/聚苯胺(GP)复合材料. 利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉曼(Raman)光谱、X射线光电子能谱分析(XPS)对其结构、微观形貌进行了表征,并对复合材料电化学性能进行了测试. 结果表明, 复合材料保持了石墨烯的基本形貌, 聚苯胺颗粒均匀地分散在石墨烯表面, 复合材料在500 mA·g^-1的电流密度下比电容达到352 F·g^-1, 1000 mA·g^-1下比电容为315 F·g^-1, 经过1000 次的充放电循环后容量保持率达到90%, 远大于石墨烯和聚苯胺单体的比电容. 复合材料放电效率高, 电解质离子易于在电极中扩散和迁移.     

An electrochemical sensor based on molecularly imprinted polydopamine coated on reduced graphene oxide for selective detection of ornidazole

The electrochemical sensing of ornidazole (OR) was achieved with a highly selective sensor fabricated by a combination of an electrochemically reduced graphene oxide (ERGO) and molecularly imprinted polydopamine (PDA). The sensor (OR-imp@PDA/ERGO/GCE) was synthesized by electrochemical polymerization of dopamine (DA) on ERGO modified glassy carbon electrode (GCE). The analytical response of the sensor changed linearly with OR concentration varying from 1.5 × 10⁻⁹ M to 1.0 × 10⁻⁸ M and 1.0 × 10⁻⁸ M to 2.0 × 10⁻⁷ M, and the detection limit was defined as 1.1 × 10⁻⁹ M. The proposed sensor ensured the highly sensitive detection of OR concentration because of the advantages of ERGO and molecularly imprinted PDA.     

氧化石墨烯浓度对还原氧化石墨烯/ZnS电化学性能的影响

以氧化石墨烯(GO)、乙酸锌(Zn(CH₃COO)₂)和硫脲为原料,采用水热法成功制备了还原氧化石墨烯/ZnS(rGO/ZnS)复合材料,并将该材料用作锂离子电池负极。高导电性的 rGO可以为锂离子和电子的传输提供有效的路径,ZnS可以提供较高的理论比容量。rGO/ZnS复合材料在rGO与纳米级高度分散的类球形ZnS颗粒协同作用下展现了较好的嵌锂容量和循环性能。当GO质量浓度为2 mg·mL^-1时制备的rGO/ZnS复合材料的倍率性能最好,循环稳定性最佳。     

氧化石墨烯浓度对还原氧化石墨烯/ZnS电化学性能的影响

以氧化石墨烯(GO)、乙酸锌(Zn(CH₃COO)₂)和硫脲为原料,采用水热法成功制备了还原氧化石墨烯/ZnS(rGO/ZnS)复合材料,并将该材料用作锂离子电池负极。高导电性的 rGO可以为锂离子和电子的传输提供有效的路径,ZnS可以提供较高的理论比容量。rGO/ZnS复合材料在rGO与纳米级高度分散的类球形ZnS颗粒协同作用下展现了较好的嵌锂容量和循环性能。当GO质量浓度为2 mg·mL^-1时制备的rGO/ZnS复合材料的倍率性能最好,循环稳定性最佳。     

还原氧化石墨烯/碳纳米管/Co_3O_4三元复合材料的制备与电化学性能

将低温水热反应和低温热处理相结合,制备了含还原氧化石墨烯(RGO)、碳纳米管(CNTs)和Co3O4的三元纳米复合材料RGO-CNTs-Co3O4;利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜分析了合成产物的相组成和微观结构,分析了其形成过程;并利用电化学测试装置测定了其作为锂离子电池负极材料的电化学性能.结果表明,在合成反应过程中,氧化石墨烯被还原剂肼还原为石墨烯,同时在石墨烯和CNTs表面生成氢氧化钴;再经低温热处理得到RGO-CNTs-Co3O4三元复合材料.Co3O4纳米颗粒均匀分散在由RGO片层和CNTs组成的三维网络结构中;这种三维网络结构既有利于电子和离子的传输,又能够有效抑制Co3O4在脱嵌锂过程中因体积变化引起的结构破坏.总体而言,合成的新型三元复合材料具有高的比容量以及良好的循环性能与倍率性能.     

噻虫胺分子印迹电化学传感器的制备与应用EI北大核心CSCD

以噻虫胺为模板分子,通过恒电位沉积壳聚糖,在还原氧化石墨烯(RGO)修饰的玻碳电极表面制备了可特异性识别噻虫胺的分子印迹传感器。采用交流阻抗法(EIS)、差分脉冲伏安法(DPV)和循环伏安法(CV)对传感器的电化学性能进行表征,优化了电沉积时间、洗脱圈数、孵化时间及溶液pH等实验条件。在优化条件下,以K_(3)[Fe(CN)_(6)]作为电活性探针,DPV峰电流强度与噻虫胺浓度在1.0~1000 nmol/L范围内呈良好的线性关系,检出限0.46 nmol/L。将本方法应用于实际样品中噻虫胺的含量测定,加标回收率为97.6%~103.2%。     

氧化石墨烯的制备及低温还原研究

用化学氧化法制备氧化石墨烯,并用一种新型的低温化学还原方法将其还原。用红外光谱、拉曼光谱、X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜、原子力显微镜等多种手段表征氧化石墨烯和还原氧化石墨烯的结构与形貌。结果表明,即使在低温条件下,壳聚糖依然可以还原氧化石墨烯,从而预示,在低温条件下,能够在同一环境下实现氧化石墨烯的还原和石墨烯的应用。     

Graphene oxide‐induced polymerization and crystallization to produce highly conductive polyaniline/graphene oxide composite

Graphene oxide (GO)–polyaniline (PANI) composite is synthesized by in situ polymerization of aniline in the presence of GO as oxidant, resulting in highly crystalline and conductive composite. Fourier transform infrared spectrum confirms aniline polymerization in the presence of GO without using conventional oxidants. Scanning electron microscopic images show the formation of PANI nanofibers attached to GO sheets. X‐ray diffraction (XRD) patterns indicate the presence of highly crystalline PANI. The sharp peaks in XRD pattern suggest GO sheets not only play an important role in the polymerization of aniline but also in inducing highly crystalline phase of PANI in the final composite. Electrical conductivity of doped GO–PANI composite is 582.73 S m^?1, compared with 20.3 S m^?1 for GO–PANI obtained by ammonium persulfate assisted polymerization. The higher conductivity appears to be the result of higher crystallinity and/or chemical grafting of PANI to GO, which creates common conjugated paths between GO and PANI. © 2014 Wiley Periodicals, Inc. J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 2014 , 52, 1545–1554     

氧化石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及电化学电容性能的研究

以对苯二胺为引发剂,用苯胺和氧化石墨烯(GO)为原料,采用化学原位聚合法制备了氧化石墨烯/聚苯胺(GP)复合材料,不添加任何表面活性剂和模板剂。采用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对复合材料进行了物性表征,并对其电化学性能进行了测试。结果显示,复合材料保持了氧化石墨烯的基本形貌,聚苯胺纤维分布在氧化石墨烯层间及所形成的褶皱上。二者形成的二元纳米复合材料,发挥良好的协同作用,电化学性能得到了改善。当电流密度为0.5A·g-1时,复合材料的比电容可以达到623F·g-1,远大于石墨烯和聚苯胺单体的比电容。     

Photo-responsive liquid crystalline elastomer with reduced chemically modified graphene oxide

Photo-responsive liquid crystalline elastomer (LCE) with reduced chemically modified graphene oxide (RMGO) was fabricated and studied. Mesogenic groups modified graphene oxide (MGO) was prepared, reduced and characterised, then the obtained RMGO was mixed with an acrylate monomer containing a side-on mesogen, a crosslinker and a photoinitiator. After being oriented with magnetic field, well-defined LCE micropillar as photo-responsive actuators were fabricated from the mixture by the method combining soft lithography and photo-polymerisation/photo-crosslinking. The LCE micropillars showed reversible thermo-mechanical deformation during the nematic-to-isotropic transition temperature. Upon irradiating with red light (650 nm), photo-mechanical responses of the RMGO-containing LCE was demonstrated. This micron-sized LCE actuators can be used for remote photo-responsive devices.