摘要: 近些年，超级电容器由于其高的功率密度、快速的充放电速率以及长的循环使用寿命已经引起了研究者越来越多的兴趣。超级电容器的性能高度依赖于电极材料的性能。目前主要使用的电极材料包括碳材料、金属氧化物以及导电聚合物。在导电聚合物中，聚苯胺... 展开 近些年，超级电容器由于其高的功率密度、快速的充放电速率以及长的循环使用寿命已经引起了研究者越来越多的兴趣。超级电容器的性能高度依赖于电极材料的性能。目前主要使用的电极材料包括碳材料、金属氧化物以及导电聚合物。在导电聚合物中，聚苯胺(PANI)被认为是最具有应用前景的电极材料。然而，PANI电极材料存在循环稳定性差的问题，为此，PANI与石墨烯(rGO)及二氧化锰(MnO2)这两种也非常具有前景的材料的二元以及三元复合物得到了研究者的关注。但是现在关于rGO/MnO2/PANI三元复合物的研究报道非常少，且在有限的报道中，材料的结构都为无序结构，各组分都是随机的组合在一起，这样限制了材料的有效利用。为了进一步改善PANI的稳定性，提高rGO/MnO2/PANI三元复合物的电化学性能，我们首次设计合成了有序的rGO/MnO2/PANI纳米棒阵列结构的三元复合物。 本文中，我们采用Hummers法制备了氧化石墨(GO)，然后利用水合肼对其进行还原得到rGO。然后将rGO分散液滴涂与玻碳片上得到rGO薄膜。采用循循环伏安(CV)沉积法在rGO表面电沉积MnO2，最后同样采用CV法在MnO2表面制得PANI而得到rGO/MnO2/PAN三元复合物。采用红外光谱(FTIR)、拉曼光谱、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及透射电镜(TEM)对材料的结构和形貌进行了表征。利用CV、恒流充放电以及交流阻抗(EIS)测试了材料的电化学性能。研究结果如下： 当以0.2mg ml-1的浓度进行滴涂时，rGO成膜比较均匀，在其表面进行电沉积的MnO2纳米棒更加有序，电化学性能越好。在10A g-1电流密度下，rGO的比电容为88F g-1，且具有良好的可逆性和稳定性。 通过对比有无rGO薄膜作为支撑材料时沉积的MnO2的形貌，发现rGO表面的MnO2生长为纳米棒结构；而无石墨烯时，MnO2为纳米片结构。这说明rGO对于纳米棒的形成起到了至关重要的作用。分析表明rGO改变了MnO2的晶体的生长模式，使其各向同性生长变为各向异性生长，从引起了形貌的差异。 对制备的rGO/MnO2/PANI纳米棒阵列的比电容和循环稳定性测试结果表明，三元复合材料在0.5A g-1的电流密度下的比电容达到755F g-1，在10A g-1的电流密度下循环充放电1000次后其比电容保持率为87%。相信此复合材料在超级电容器中具有非常大的应用潜力。 收起