聚苯乙烯微球的制备及构筑三维多孔石墨烯

侯朝霞, 孔令西, 杨丽蓉

(沈阳大学 辽宁省微纳米材料与开发重点实验室, 辽宁 沈阳 110044)

近年来,石墨烯因其优异的电学、热学和力学性能而备受关注[1-4].若石墨烯理论比表面积都能被充分利用,其双电层比电容可高达550 F·g-1[5].但是,由于π-π键堆叠及范德华力会导致石墨烯片层间形成不可逆团聚,进而使得电容性能不理想[6-7].多孔石墨烯材料因其独特的微观结构和特性,在能量存储[8]、催化剂[9]、吸附剂[10]和传感器[11]等应用领域展示出优异性能.在这些应用领域,多孔石墨烯的孔径、孔形状及孔容对性能的影响至关重要.因此,研究构建石墨烯独特的多孔结构以期提高其在各种高性能器件中的应用价值具有一定的意义.

与其他多孔碳材料相比, 石墨烯基多孔材料具有机械强度高、化学及热稳定性好、电导率高以及易于与其他有机、无机物复合等优点[12]. 将二维石墨烯纳米片构筑成三维(3D)多孔结构, 一方面可以部分保留石墨烯本征的结构和特性[13], 另一方面, 3D多孔结构可以获得大比表面积的石墨烯, 比表面积在电化学存储中扮演着重要角色. 此外, 形成的3D多孔结构为电解液离子的传输提供了有效通道, 这将有助于充分发挥石墨烯作为超级电容器活性电极材料的电化学性能.

硬模板法根据选用模板的特性可以有效控制多孔材料的形貌和孔尺寸.聚苯乙烯(PS)、SiO2、分子筛、沸石及金属有机物等都是较常用的硬模板[14-15], 其中,PS微球作为硬模板在多孔材料、中……