聚吡咯掺杂对石墨烯基纳米纤维素超级电容器影响开题报告

1. 研究目的与意义

石墨烯基薄膜具有高电导率和优异的机械性能，是用于柔性和高功率超级电容器的热门电极材料。导电聚合物作为超级电容器法拉第赝电容的重要电极材料，对其研究也非常热门。目前制备石墨烯及其复合材料方面，氧化石墨化学还原法应用比较广泛，但仍存在一些不足。获得的石墨烯在普通溶剂中易聚集，严重影响石墨烯的性能以及后续的加工使用。而且大多数关于石墨烯基复合电极材料的研究大多是通过添加导电剂或是使用粘结剂用传统涂抹法制备。导电剂和粘结剂的加入使电极材料本身的导电性降低，从而不利于发挥其最佳的电化学性质。因此，为了发挥材料最理想的电化学性能，本次试验以石墨烯、纳米纤维素和聚砒硌为试验材料，十二烷基苯磺酸钠（sdbs）为分散剂，采用抽滤自组装技术，制备形貌规整、柔性较好且不含粘结剂的石墨稀基纳米纤维素复合薄膜电极材料。

研究内容：

①优化hummers法制备氧化石墨烯以及维生素c进行还原。使用强酸、强氧化剂对天然石墨进行氧化处理制得还原氧化石墨烯，并且使用十二烷基苯磺酸钠作为石墨烯的分散剂。②使用酸碱交替处理化学法用竹粉制备纳米纤维素且采用化学氧化法制备聚吡咯。③以纳米纤维素（cnfs）为基材，石墨烯与聚吡咯为增强项作为超级电容器电极填料。采用抽滤自组装技术分别制备了石墨烯/纳米纤维素和石墨烯/聚吡咯/纳米纤维素复合薄膜电极。通过进行红外、冷场发射扫描电镜对材料的结构及形貌进行了表征，对所制备的两种复合薄膜电极进行了电化学性质测试，并对两种复合薄膜电极对于掺杂聚吡咯对的电化学性能的影响进行比较。

2. 国内外研究现状分析

随着全球工业化的发展，当今世界环境污染和能源短缺的形势日益严峻，高效、合理利用循环可再生能源是缓解这种状况的有效途径之一。面对日益增长的市场的需求，超级电容器这类新型储能装置应运而生。

ruoff 团队利用化学改性的石墨烯作为电极材料，测试了基于石墨烯的超级电容器的性能，该石墨烯材料的电容性能在碱性电解液(koh)和有机电解液

中的比电容分别达到135 f/g 和99 f/g^[1]。

3. 研究的基本内容与计划

1.研究内容：

（1）优化hummers法制备氧化石墨烯以及维生素c进行还原。使用强酸、强氧化剂对天然石墨进行氧化处理制得还原氧化石墨烯,并且使用十二烷基苯磺酸钠作为石墨烯分散剂。

（2）使用酸碱交替处理化学法用竹粉制备纳米纤维素。

4. 研究创新点

本实验的创新之处在于，利用改进Hummers法制备还原氧化石墨烯，然后采用一种简单的、低成本的抽滤自组装的方法来制备纳米纤维素/石墨烯/聚吡咯复合薄膜电极以及其对比电极，制备出形貌规整、柔性较好且不含粘结剂的石墨稀基纳米纤维素复合薄膜电极材料。