CN104674294B - 石墨烯－聚苯胺导电复合物的制备方法及应用 - Google Patents
石墨烯－聚苯胺导电复合物的制备方法及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104674294B CN104674294B CN201410786468.8A CN201410786468A CN104674294B CN 104674294 B CN104674294 B CN 104674294B CN 201410786468 A CN201410786468 A CN 201410786468A CN 104674294 B CN104674294 B CN 104674294B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphene
- layer
- conductive compound
- preparation
- polyaniline
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 title claims abstract description 29
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 24
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 12
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 230000002101 lytic effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 6
- -1 benzin amine Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 5
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 5
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 claims description 5
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 3
- 229940059939 kayexalate Drugs 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 3
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 claims description 3
- 238000010025 steaming Methods 0.000 claims description 3
- 229940099259 vaseline Drugs 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 2
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 6
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 5
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 abstract 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 239000002322 conducting polymer Substances 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明提供了一种通过电解来一步制取石墨烯‑聚苯胺导电复合物的办法，以高纯碳棒为电极，以苯胺，硫酸和纯乙醇为电解液，低压电解碳棒来制备石墨烯的同时实现了聚苯胺的生成和负载，这样获得的导电复合物有良好的导电性，作为超电容电极材料有较大的比电容。二者的协同作用使其在电化学电极材料尤其是在超电容方面有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明公开了一种石墨烯－聚苯胺导电复合物的制备方法及应用，特别是通过电解的办法一步制备石墨烯-聚苯胺复合材料的方法，属于电化学领域。
背景技术
石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，透光率为97.7%；导热系数高达5300 W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000 cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10-8 Ω·cm，，为世上电阻率最小的材料。其比表面积高达2630m/g。因其电阻率极低，电子迁移的速度极快，比表面积高，因此被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。但是石墨烯属于双电层超电容，所以其比电容只有100-250F/g，大大限制了它的应用。故将其与氧化物，导电聚合物的结合，从而将双点层超电容与赝电容结合成为了如今的热点。
聚苯胺是一种易加工的导电聚合物，其理论比电容可达500F/g，因此与石墨烯复合在一起将会提高比电容，又由于石墨烯为双点层结构，因此可提高聚苯胺的循环稳定性。
在之前的文献中，在制作聚苯胺与石墨烯的复合物时，需要先将氧化石墨烯还原，实验周期长且产量比较低，本方案提供了一种方法，即通过电解法来一步制备石墨烯与聚苯胺的复合物，且比电容较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述缺陷，提供一种通过电解法来一步制备通过电解法来一步制备石墨烯-聚苯胺的复合物方法及该复合物的应用。
为了解决上述技术问题，本发明提供了电解法一步制备石墨烯-聚苯胺复合物的方法，包括以下步骤：
1）制备纯苯胺；
2）制备电解液：取步骤1）所述的苯胺溶解于稀硫酸与乙醇的混合溶液中，超声致白色泡沫全部溶解；
3）将高纯碳棒分别夹在电源的正负极放入步骤2）所述电解液中，并在所述电解液中加入磁子，调节磁子的转速、电压和反应时间，溶液由澄清变成黑色；
4）将步骤3）所得碳棒上的产物置于烧杯中，加入蒸馏水，用砂芯漏斗过滤致PH为7，用乙醇洗涤；
5）将步骤4）所得的过滤后的产物真空下干燥，得石墨烯－聚苯胺导电复合物。
本发明中，所述步骤2）中稀硫酸的浓度为1~2M/L，稀硫酸和无水乙醇的体积比为3：1~1:1，苯胺的质量为0.2g，超声时间为30分钟。
本发明中，所述步骤1）中纯苯胺的制备方法为：在蒸馏装置的磨口上部涂抹少量的凡士林，通冷凝水，缓慢开启真空泵；加热，蒸出第一馏分；温度计示数在75~85oC时，旋转真空接尾管，用另一锥形瓶收集苯胺馏分；蒸至瓶内有少量液体剩余时，缓慢关闭真空泵，停止加热，待毛细管下端无气泡产生的时候，取下蒸馏出的苯胺馏分，密封保存。
本发明中，所述步骤2）中所加的溶解剂为聚苯乙烯磺酸钠或水。
本发明中，所述步骤3）中磁子为A10,6*10mm，磁子转速为500转每分钟，调节电压为1.5V~2.5V，反应时间为6-16小时。
本发明中，所述步骤4）中蒸馏水为2L，乙醇洗涤次数为1~2次。
本发明中，所述步骤5）中干燥时间为24小时。
本发明还要求保护上述方法制得的石墨烯－聚苯胺导电复合物在超级电容器电极材料中的应用。
本发明的有益效果在于：
1）制作周期短，只需要30小时；
2）方法简单，通过电解的办法实现了一步法来制备二者的导电复合物；
3）电性能好，制备的石墨烯与聚苯胺的复合物的比电容在0.5A/g时可达478F/g。比石墨烯和聚苯胺的比电容均有较大的提高。
附图说明
图1为按实例1所得的石墨烯-聚苯胺导电复合物的TEM图；
图2为按实例1所得的不同电压下的石墨烯-聚苯胺导电复合物的恒电流充放电图；
图3实例1所得的不同溶解剂下的石墨烯-聚苯胺导电复合物的恒电流充放电图；
图4按实例1所得的石墨烯与聚苯胺的导电复合物的不同扫速的循环伏安图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明是作进一步详细说明。
实施例1
本发明的石墨烯-聚苯胺导电复合物的制备方法具体步骤如下：
第一步 纯苯胺的制备：取化学纯苯胺30ml加入蒸馏装置中，在蒸馏装置的磨口上部涂抹少量的凡士林，通冷凝水，缓慢开启真空泵；加热，蒸出第一馏分；温度计示数在75oC时，旋转真空接尾管，用另一锥形瓶收集苯胺馏分；蒸至瓶内有少量液体剩余时，缓慢关闭真空泵，停止加热，待毛细管下端无气泡产生的时候，取下蒸馏出的苯胺馏分，密封保存；
第二步 电解液的制备：取第一步所述的苯胺0.2g溶解于1M/L稀硫酸60ml与纯乙醇20ml（v/v=3:1）的混合溶液中，超声30mins致白色泡沫全部溶解，溶液致澄清；
第三步 将高纯碳棒分别夹在电源的正负极放入第二步所述电解液中，并在所述电解液中加入A10，6*10mm磁子，调节磁子的转速为500转每分钟、调节电压致1.5V，反应6小时，溶液由澄清变成黑色；
第四步 将第三步所得碳棒上的产物置于2L烧杯中，加入蒸馏水2L，用砂芯漏斗过滤致PH为7，用乙醇洗涤；
第五步 将第四步所得的过滤后的产物真空下干燥24小时，得石墨烯－聚苯胺导电复合物。
图1为本实施例所得的石墨烯-聚苯胺导电复合物的TEM图；
图2为本实施例所得的不同电压下的石墨烯-聚苯胺导电复合物的恒电流充放电图；
图3本实施例所得的不同溶解剂下的石墨烯-聚苯胺导电复合物的恒电流充放电图；
图4本实施例所得的石墨烯与聚苯胺的导电复合物的不同扫速的循环伏安图。
实施例2
第一步中所述温度为85oC，其余步骤与实施例1相同。
实施例3
第二步中所加的溶解剂为聚苯乙烯磺酸钠，其余步骤与实施例1相同。
实施例4
第二步中所加的溶解剂为水60ml，其余步骤与实施例1相同。
实施例5
第二步中所加的1mol/L的稀硫酸为30ml、乙醇为30ml，其余步骤与实施例1相同。
实施例6
第二步中稀硫酸为0.5mol/L，其余步骤与实施例1相同。
实施例7
第二步中稀硫酸为2mol/L，其余步骤与实施例1相同。
实施例8
第三步中电压为2.5V，其余步骤与实施例1相同。
实施例9
第三步中电压为2V，其余步骤与实施例1相同。
实施例10
第三步中反应时间为16小时，其余步骤与实施例1相同。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种石墨烯－聚苯胺导电复合物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）制备纯苯胺：在蒸馏装置的磨口上部涂抹少量的凡士林，通冷凝水，缓慢开启真空泵；加热，蒸出第一馏分；温度计示数在75~85oC时，旋转真空接尾管，用另一锥形瓶收集苯胺馏分；蒸至瓶内有少量液体剩余时，缓慢关闭真空泵，停止加热，待毛细管下端无气泡产生的时候，取下蒸馏出的苯胺馏分，密封保存；
2）制备电解液：取步骤1）所述的苯胺溶解于稀硫酸与乙醇的混合溶液中，超声致白色泡沫全部溶解；所述稀硫酸的浓度为0.5~2M/L，稀硫酸和无水乙醇的体积比为3：1~1:1，苯胺的质量为0.2g，超声时间为30分钟；所述溶解所使用的溶解剂为聚苯乙烯磺酸钠或水；
3）将高纯碳棒分别夹在电源的正负极放入步骤2）所述电解液中，并在所述电解液中加入磁子，调节磁子的转速、电压和反应时间，溶液由澄清变成黑色；
4）将步骤3）所得碳棒上的产物置于烧杯中，加入蒸馏水，用砂芯漏斗过滤致PH为7，用乙醇洗涤；
5）将步骤4）所得的过滤后的产物真空下干燥，得石墨烯－聚苯胺导电复合物。
2.根据权利要求1所述的石墨烯－聚苯胺导电复合物的制备方法，其特征在于：所述步骤3）中磁子为A10，6*10mm，磁子转速为500转每分钟，调节电压为1.5V~2.5V，反应时间为6~16小时。
3.根据权利要求1所述的石墨烯－聚苯胺导电复合物的制备方法，其特征在于：所述步骤4）中蒸馏水为2L，乙醇洗涤次数为1~2次。
4.根据权利要求1所述的石墨烯－聚苯胺导电复合物的制备方法，其特征在于：所述步骤5）中干燥时间为24小时。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410786468.8A CN104674294B (zh) | 2014-12-18 | 2014-12-18 | 石墨烯－聚苯胺导电复合物的制备方法及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410786468.8A CN104674294B (zh) | 2014-12-18 | 2014-12-18 | 石墨烯－聚苯胺导电复合物的制备方法及应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104674294A CN104674294A (zh) | 2015-06-03 |
| CN104674294B true CN104674294B (zh) | 2018-02-06 |
Family
ID=53309859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410786468.8A Active CN104674294B (zh) | 2014-12-18 | 2014-12-18 | 石墨烯－聚苯胺导电复合物的制备方法及应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104674294B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101034627A (zh) * | 2007-04-19 | 2007-09-12 | 北京科技大学 | 多孔铸型炭/聚苯胺超级电容器电极材料及其制备方法 |
| CN102534643A (zh) * | 2012-01-16 | 2012-07-04 | 清华大学深圳研究生院 | 一种废旧电池碳棒再生为石墨烯的方法 |
| CN102815043A (zh) * | 2012-08-02 | 2012-12-12 | 中国科学技术大学 | 一种石墨烯和聚苯胺复合纸的制备方法及其产品 |
| CN102930991A (zh) * | 2012-11-08 | 2013-02-13 | 南京师范大学 | 电化学一步法制备石墨烯/聚苯胺导电复合材料的方法 |
| CN103466603A (zh) * | 2013-08-09 | 2013-12-25 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 石墨烯分散液以及石墨烯薄膜的制备方法 |
| CN103708584A (zh) * | 2013-12-24 | 2014-04-09 | 常州和方环保科技有限公司 | 苯胺废水处理工艺及其产物的应用 |
| CN104072764A (zh) * | 2014-07-08 | 2014-10-01 | 南京邮电大学 | 一种聚苯胺-石墨烯复合材料的制备方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1958854A (zh) * | 2006-10-11 | 2007-05-09 | 扬州大学 | 聚苯胺纳米纤维的电化学合成方法 |
| CN101740228A (zh) * | 2009-12-23 | 2010-06-16 | 南京航空航天大学 | 一种基于不锈钢表面电化学合成聚苯胺对电极的制备方法 |
| CN102206388B (zh) * | 2011-05-12 | 2013-09-11 | 商丘师范学院 | 一种石墨烯复合材料的工业化电解剥离制备方法 |
-
2014
- 2014-12-18 CN CN201410786468.8A patent/CN104674294B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101034627A (zh) * | 2007-04-19 | 2007-09-12 | 北京科技大学 | 多孔铸型炭/聚苯胺超级电容器电极材料及其制备方法 |
| CN102534643A (zh) * | 2012-01-16 | 2012-07-04 | 清华大学深圳研究生院 | 一种废旧电池碳棒再生为石墨烯的方法 |
| CN102815043A (zh) * | 2012-08-02 | 2012-12-12 | 中国科学技术大学 | 一种石墨烯和聚苯胺复合纸的制备方法及其产品 |
| CN102930991A (zh) * | 2012-11-08 | 2013-02-13 | 南京师范大学 | 电化学一步法制备石墨烯/聚苯胺导电复合材料的方法 |
| CN103466603A (zh) * | 2013-08-09 | 2013-12-25 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 石墨烯分散液以及石墨烯薄膜的制备方法 |
| CN103708584A (zh) * | 2013-12-24 | 2014-04-09 | 常州和方环保科技有限公司 | 苯胺废水处理工艺及其产物的应用 |
| CN104072764A (zh) * | 2014-07-08 | 2014-10-01 | 南京邮电大学 | 一种聚苯胺-石墨烯复合材料的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104674294A (zh) | 2015-06-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| San Esteban et al. | Graphene–anthocyanin mixture as photosensitizer for dye-sensitized solar cell | |
| CN102465309A (zh) | 一种石墨烯制备方法 | |
| CN108117065B (zh) | 一种采用交替电流剥离制备石墨烯的方法 | |
| CN102723209B (zh) | 一种石墨烯纳米片/导电聚合物纳米线复合材料的制备方法 | |
| Ting et al. | Efficiency improvement of the DSSCs by building the carbon black as bridge in photoelectrode | |
| CN105118688B (zh) | 一种细菌纤维素/活性碳纤维/石墨烯膜材料的制备方法及其应用 | |
| CN104979105B (zh) | 一种氮掺杂多孔碳材料、制备方法及其应用 | |
| CN109019540A (zh) | 一种制备黑磷纳米片的方法 | |
| Hu et al. | Enhancement of monobasal solid-state dye-sensitized solar cells with polymer electrolyte assembling imidazolium iodide-functionalized silica nanoparticles | |
| CN102181877A (zh) | 一种电化学还原氧化石墨烯以制备石墨烯的方法 | |
| Liu et al. | An efficient thiolate/disulfide redox couple based dye-sensitized solar cell with a graphene modified mesoscopic carbon counter electrode | |
| CN105140042B (zh) | 一种细菌纤维素/活性碳纤维/碳纳米管膜材料的制备方法及其应用 | |
| CN103137342A (zh) | 石墨烯-聚苯胺超级电容器电极材料及其制备方法 | |
| Guo et al. | Effects of surfactants on agarose-based magnetic polymer electrolyte for dye-sensitized solar cells | |
| Song et al. | Dye-sensitized solar cells based on graphene-TiO2 nanoparticles/TiO2 nanotubes composite films | |
| Mehmood et al. | Co-sensitization of graphene/TiO2 nanocomposite thin films with ruthenizer and metal free organic photosensitizers for improving the power conversion efficiency of dye-sensitized solar cells (DSSCs) | |
| CN104078244A (zh) | 一种掺杂金属铌二氧化钛纳米片及其制备方法和应用 | |
| CN107833969B (zh) | 一种高效率平面异质结钙钛矿薄膜太阳能电池及制备方法 | |
| CN109065724A (zh) | 一种Mo-二氧化钛-AgNWs柔性钙钛矿太阳能电池及其制备方法 | |
| CN104650517A (zh) | 一种氧化石墨烯复合材料的制备方法 | |
| CN104674294B (zh) | 石墨烯－聚苯胺导电复合物的制备方法及应用 | |
| CN106997952B (zh) | 一种铅炭电池正极添加剂及其制备方法 | |
| CN102543450A (zh) | 一种磁场下制备固态染料敏化太阳能电池的方法 | |
| CN106504903A (zh) | 一种氧化镍乙炔黑提升电化学性能的静电纺电极材料 | |
| CN103738954B (zh) | 石墨烯复合材料及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |