石墨烯基聚苯胺水凝胶的电化学性能研究

郭坤琨，王彬，丁剑男

（湖南大学 材料科学与工程学院，湖南 长沙 410082）

超级电容器具有功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、环境友好等优点，正逐步成为学术界和工业界的新宠，被广泛应用于电动汽车、可便携电子设备、智能服饰、健康医疗、移动通信等领域[1-3].其中，电极材料作为超级电容器最重要的组成部分，对超级电容器的性能有着决定性影响.

石墨烯水凝胶具有三维孔隙网络结构，呈现出优异的力学性能和高导电性.由于石墨烯纳米片堆积形成的壁面较薄，石墨烯水凝胶具有良好的可折叠和弯曲性能，在柔性器件中具有潜在的应用价值.导电聚合物兼顾高分子力学性能的同时，还具有高理论比电容、低成本、环境友好等优点，受到研究者们的强烈关注[4-6]，如聚苯胺（Polyaniline，PANI）.然而，导电聚合物的电导率较低，以及在充放电过程中的体积变化和化学降解导致导电聚合物倍率性能和循环稳定性不够理想，严重阻碍了它们的实际应用[5-7].已有研究表明，通过在PANI 和碳材料之间构建共价接枝或非共价混合等方式是解决这些问题行之有效的途径[8].已有报道表明，制备聚苯胺和碳基复合材料的常见方法是在氧化石墨烯（Graphene Oxide，GO）基体中发生苯胺原位聚合反应，借助石墨烯和PANI 之间的π—π 共轭作用将PANI 锚定于GO 表面含氧官能团上.该方法最大的缺点是在原位聚合过程中无法精确控制聚苯胺的形态和分子质量分布.Zhang 等[9]通过在氧化石墨烯上原位沉积聚……