[00143412]纳米管状结构的聚苯胺/石墨烯复合材料的制备方法

石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料,是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成的六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一个碳原子厚度的二维材料。它具有很大的比表面积、优异的导电性以及导热性、很高的力学强度等独特性质,可以广泛的应用于电池和超级电容器的电极材料,引起了科学家的巨大兴趣和关注。但是,石墨烯作为电极材料,具有低的比电容,同时,石墨烯及其氧化石墨烯在制备的过程中容易发生堆叠,影响了其在电解质中的分散性和表面浸润性,降低了材料的比较面积以及电导率。因此控制石墨烯的层间距是当前需要解决的主要课题。聚苯胺是一种常见的导电聚合物,具有合成简单,成本低廉,大的比表面积,良好的环境稳定性以及很高的理论比电容,作为超级电容器电极材料具有很大的应用前景。但是独特的储能机理—掺杂和脱掺杂过程,使其在充放电过程中会发生体积变化从而导致比容量衰减较快和循环稳定性下降等缺点。因此,通过将石墨烯和聚苯胺进行复合,聚苯胺在石墨烯的层间聚合,有效的阻碍了石墨烯的堆叠,同时石墨烯为聚苯胺提供了骨架,增强了自身的机械性能,所以制备的复合材料既可以兼顾石墨烯的高的电导率、高比表面积以及良好的机械性能,又可以兼顾聚苯胺的高的比电容。用化学还原法制备的石墨烯,主要使用水合肼以及硼氢化钠作为还原剂,但是这些还原剂不仅有毒,对人体有害,而且需要在相对较高的温度下（90℃左右）才能充分发挥还原作用,同时制备工艺繁琐。因此,采用一种环保的以及反应条件温和的还原剂,对氧化石墨烯进行还原十分必要。本发明以维生素C作为模板,苯胺通过氢键自组装,经原位聚合后,以维生素C作为还原剂还原氧化石墨烯,一步制备具有纳米管状结构的聚苯胺/石墨烯复合材料。本发明方法制备工艺简单、绿色环保,且所制备的聚苯胺/石墨烯纳米复合材料形貌均一、具有较高的电化学性能。