無塵紙@還原氧化石墨烯/聚苯胺復合材料的制備及性能

龍 震，何明宏，艾 順，李 亮，張 橋，喻湘華

武漢工程大學材料科學與工程學院，湖北 武漢 430205

在互聯網發達的當代社會，可穿戴/便攜式柔性電子產品的發展日新月異，人們對于高性能存儲系統的需求和期望也越來越高。研究人員發現柔性超級電容器是有希望的候選者之一［1-3］。柔性超級電容器電極材料具有良好的機械性能、高能量密度和良好的循環穩定性等特性，很好地切合了可穿戴/便攜式柔性能源存儲設備的應用需求［4-6］，因此能夠適用于可穿戴設備。

纖維素作為一種可再生資源，由于其在自然界的儲量很大，并且具有質量輕、形狀可塑和柔性好等優點［7-8］，因此可以在超級電容器領域用作電極材料的支撐材料［9-10］。石墨烯是一種優異的二維材料，擁有高的比表面積和良好的導電性與導熱性，在超級電容器領域也是一種常見的材料，但是石墨烯自身的電容性能并不突出，需要與其他的電活性物質復合以提升其性能。Sadak 等［11］通過旋涂和水熱工藝制備了一種石墨烯/MnO2薄膜，該材料擁有280 F/g 的比電容和優異的循環穩定性（在3 A/g 的電流密度下循環10 000 圈的比電容未明顯下降）。Liu 等［12］利用模板法制備了以纖維素為支撐的聚吡咯修飾的纖維素復合材料，在電流密度為0.4 A/g 時，比電容為308 F/g。本研究中，以含有纖維素［13］成分的無塵紙（air-laid paper）為柔性基底，先吸附氧化石墨烯（graphene oxide，GO），得到無塵紙@ 還原氧化石墨烯（air-laid paper@reduced graphene oxide，air-laid paper@rGO），再通過水熱處理得到還原氧化石墨烯（reduced graphene oxide，rGO），最后通過原位合成將聚苯胺（polyaniline，PANI）復合……