聚苯胺(PANI)作為一種典型的導電聚合物,因其高的贗電容、廉價、易合成等特性成為最受歡迎的超級電容電極材料之一,然而其低的倍率性能和循環穩定性限制了其在超級電容器中的應用。科研工作者采用PANI與碳基材料復合或制備成水凝膠來解決這些問題。PANI水凝膠常采用非電活性小分子作為交聯劑或聚合物水凝膠作為基質通過原位聚合苯胺的方法來獲得,合成的PANI水凝膠和復合水凝膠要么力學性能不好要么電化學性能不高。
鐘文斌教授課題組提出了PANI水熱自交聯的方法獲得了高電化學性能和可任意彎曲的PANI水凝膠電極,并通過此方法獲得了一系列高能量密度的PANI/石墨烯復合水凝膠柔性超級電容器電極,探討了在水熱過程中分子間以及與石墨烯之間的相互作用和對電化學性能的影響。
圖1. 水凝膠的制備過程及電化學性能圖
圖2.(a)聚苯胺、(b)聚苯胺/石墨烯和(c)氮摻雜聚苯胺/石墨烯水凝膠分子反應機理圖
該研究成果以“Hydrothermal direct synthesis of polyaniline, graphene/polyaniline and N-doped graphene/polyaniline hydrogels for high performance flexible supercapacitors”為題發表在《Journal of Materials Chemistry A》(IF=9.931)上。文章的第一作者為博士研究生鄒雨波,通訊作者為鐘文斌教授。
文章鏈接:https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2018/TA/C8TA01366G#!divAbstract
柔性超級電容器因其優異的彎曲和折疊性能可用為穿戴電子設備、人造電子皮膚和其他便攜式電子設備等領域。然而柔性電極在既需要高的能量密度的同時又需要高機械強度的工程領域(如電動汽車、航天工程等領域)中的應用受到了限制。基于此背景,鐘文斌教授課題組制備了雙網絡功能化石墨烯/聚苯胺剛性水凝膠,該復合水凝膠展現出高的力學強度、承載能力和電化學性能。
圖3. 雙交聯網絡功能化石墨烯/聚苯胺剛性水凝膠的制備及力學和電化學性能圖
該研究成果以“Mechanically robust double-crosslinked network functionalized graphene/polyaniline stiff hydrogels for superior performance supercapacitors”為題發表在《Journal of Materials Chemistry A》(IF=9.931)上。文章的第一作者為博士研究生鄒雨波,通訊作者為鐘文斌教授。
文章鏈接:https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2018/TA/C8TA00860D#!divAbstract
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