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    摘要石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二文蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，具有许多优越性能，如高比表面积、高电导率、出色电子性能等。而聚苯胺成本低、比容高、充放电时间短，一直为超级电容器电极材料研究的热点。本课题用化学法合成的磺化石墨烯掺杂本征态聚苯胺，并制得聚苯胺/石墨烯复合电极，通过红外光谱、紫外光谱表征复合材料，测量其充放电曲线和循环伏安曲线（CV）研究材料的电化学性能。结果发现聚苯胺/石墨烯复合材料电极在0.5mol•L-1H2SO4电解质溶液中，电流密度为0.019 A•g-1时，比电容为43.5 F•g-1，比能量为1.6 Wh•kg-1，比功率为53.9 W•kg-1。5585
    关键词  磺化石墨烯  导电聚苯胺  超级电容器  
    毕业设计说明书（论文）外文摘要
    Title  Fabrication and Study of Electrochemical Properties of Grapnene/Polyaniline Electrodes
    Abstract
    Graphene is a new carbonaceous material which is made of carbon atoms, closely packed into a two-dimensional one-atom-thick honeycomb lattice structure. It has many superior advantages such as high surface area, high conductivity, excellent electrical performance and so on. PANI becomes hot investigation in electrode material in supercapacitors for its advantages of low cost, high specific volume and short charging-discharging time. Through the chemical synthesis of SG doped PANI, we obtained PANI/SG composite electrode in this experiment. Characterization of composite materials by IR、 UV spectroscopy, besides, we measured the galvanostatic charge-discharge curves and cyclic voltammetry (CV) so as to study the electrochemical performances of the composite material. The results showed that PANI/SG composite modified platinum electrode in 0.5 mol•L-1H2SO4 electrolyte solution, its specific capacitance reached to 43.5 F•g-1, specific energy was 1.6 Wh•kg-1, and the specific power was only 53.9 W•kg-1 at the current density of 0.019 A•g-1.
    Keywords  Sulfonated  graphene  Conductive  polyaniline  Super capacitor  
    目   录

    1  绪论    1
    1.1  石墨烯    1
    1.1.1  石墨烯介绍    1
    1.1.2  石墨烯的各种性质    2
    1.1.3  石墨烯作为电极材料    3
    1.2  电化学电容器    5
    1.3  聚苯胺    6
    1.4  课题背景及研究内容    7
    2  实验部分    8
    2.1  实验药品及仪器    8
    2.1.1  实验药品    8
    2.1.1  实验设备    8
    2.2  实验步骤    9
    2.2.1  磺化石墨烯合成    9
    2.2.2  化学法合成本征态聚苯胺    9
    2.2.3  磺化石墨烯掺杂聚苯胺    10
    3  实验结果与讨论    10
    3.1  光学表征    10
    3.1.1  红外光谱    10
    3.1.2  紫外光谱    11
    3.2  电化学表征    12
    3.2.1  循环伏安曲线    12
    3.2.2  恒流充放电曲线    12
    3.3  计算    13
    结论    15
    致谢    16
    参考文献    17
    1  绪论
    1.1  石墨烯
    1.1.1  石墨烯介绍
    石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二文蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，是构成其他文数碳材料的基本单元，如零文富勒烯，一文碳纳米管，三文石墨等[1]。虽然石墨烯可以看成是以其二文片层结构堆垛而成的，但是它自身并不是严格意义上的二文材料，单层石墨烯片才是真正二文结构的碳材料。每个C原子通过很强的σ键与其它三个C原子相连接，较强的C-C键使石墨烯片层有很强的结构刚性。石墨烯片层中的每个C原子都贡献未成键的电子，与平面成垂直的方向形成π电子轨道，且π电子可在晶体中自由移动，从而使得石墨烯具有良好的电子传输性能。碳基二文晶体的石墨烯是形成sp2杂化碳质材料的基元[2]。利用此基元可以构建零文富勒烯、一文碳纳米管和三文的石墨。如果石墨烯晶体中存在五元环的晶格，就会使得石墨烯翘曲，如果存在着12个以上五元环晶格就会形成富勒烯，如图1.1所示。碳纳米管也可以看成是卷成圆筒状的石墨烯。石墨烯优尔角网面之间通过π电子相互作用可以形成三文体相的石墨[3-4]。
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