项目名称: 聚合物功能化氮掺杂石墨烯三维网络结构的研究

项目编号: No.51473049

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 钟文斌

作者单位: 湖南大学

项目金额: 85万元

中文摘要: 生物高分子木质素因其电子绝缘性使其难以开展在电化学领域的研究和应用。本项目把木质素衍生物木质素磺酸钠(Ligs)引入石墨烯和导电聚合物中构建三维三元复合网络结构,以期获得综合性能优异的超级电容器电极材料。主要内容:1)系统研究对苯二胺(PPD)、间苯二胺(MPD)和邻苯二胺(OPD)分别与氧化石墨烯(GO)经水热反应后形成的N掺杂rGO水凝胶;2)Ligs 和Ligs与PPD(或MPD, OPD)的混合液分别与GO混合经水热反应后形成Ligs/rGO和Ligs/N掺杂rGO水凝胶; 3) Ligs、PPD(或MPD, OPD)、苯胺(或吡咯)与GO混合经水热反应形成水凝胶,原位氧化聚合苯胺(吡咯)合成PANI(Ligs)[或PPY(Ligs)]/N掺杂rGO复合材料。研究以上基于水凝胶构筑的多孔三维网络结构的形成机理、力学和电化学性能,有望开拓含生物高分子的高性能复合电极材料。

中文关键词: 生物高分子;导电聚合物;石墨烯;复合材料;超级电容器

英文摘要: Lignin, a biopolymer, its electro insulation restrains its related research and application in the field of electrochemistry. The proposed project is to introduce lignosulfonate sodium (Ligs), a derivative of lignin, into graphene or other conducting polymers, hence generating 3D three element composite network structure. Upon the success of proposed project, a novel material possessing advantageous properties will be developed for supercacitors. The proposed project will focus on the following sections: (1) the preparation of N-doped reduced graphene oxide(rGO) hydrogel through the hydrothermal reaction between graphene oxide (GO) and p-phenylenediamine (PPD), or m-phenylenediamine (MPD), or o-phenylenediamine(OPD); (2) the preparation of Ligs/rGO hydrogel through hydrothermal reaction between Ligs and GO, or the preparation of Ligs/N-doped rGO hydrogel through hydrothermal reaction between GO and a mixture containing Ligs and PPD (or MPD, OPD); (3) within hydrogels prepared through hydrothermal reaction of Ligs, PPD (or MPD, OPD), aniline (or pyrrole) and GO, in-situ oxidative polymerization of aniline (or pyrrole) to prepare PANI(Ligs)[or PPY(Ligs)]/N-doped rGO composite materials. Upon the study of the prepared hydrogels, the forming mechanism of their porous 3D network structure, their mechanical properties, electronic properties, there will be a deep understanding of these materials, and develop advantageous electrode composite materials containing biopolymers.

英文关键词: biopolymer;conducting polymer;graphene;composite material;supercapacitor

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