电活性分子掺杂导电聚合物/石墨烯分级纳米复合物的可控制备及电化学储能研究

项目名称： 电活性分子掺杂导电聚合物/石墨烯分级纳米复合物的可控制备及电化学储能研究

项目编号： No.51303035

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 一般工业技术

项目作者： 杨超

作者单位： 桂林理工大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 以解决目前导电聚合物/石墨烯复合材料的电化学储能性能不足和分级纳米结构难于可控制备的普遍问题为研究出发点。利用有机醌结构在氧化还原过程中可存储、释放电荷的特点，以含氢醌基团磺酸作为电活性掺杂剂和模板，通过化学氧化聚合和自组装法，在石墨烯表面可控构筑具有分级纳米结构的导电聚合物，得到高储能性能并具有可控分级纳米结构的导电聚合物/石墨烯复合材料。探索复合材料的分级结构可控制备的方法和电化学储能特性，研究反应条件、氧化剂种类、单体类型、掺杂剂的种类、浓度以及材料微观结构等因素对复合材料的比电容、能量密度、电极电化学反应、充放电动力学、循环稳定性等的影响，提出电活性掺杂剂提高复合材料电化学储能性能的机理，以及复合材料纳米结构分级可控的机理，揭示所得材料结构和性能的关系。本项目目标的实现，将为设计、制备新型储能复合材料提供新的思路和理论依据。

中文关键词： 导电聚合物；电活性掺杂剂；聚吡咯；电化学储能；石墨烯

英文摘要： The starting point of this project is to solve the problems that graphene/conductive polymer composites have unsatisfactory electrochemical performance for energy storage and uncontrolled hierarchical nanostructure. We will utilize reversible redox behavior of quinonyl which can store or release charge that can provide the energy storage ability of the composites. The composites doped with redox-active hydroquinone organic sulfonate have remarkable electrochemical performance and controllable hierarchical nanostructure will be prepared by chemically oxidative polymerization and self-assembly technique. In this project, the electrochemical behavior of the composites will be investigated. The potential impact of the polymerization conditions, oxidant species, monomers, dopant, and structure on specific capacitance, energy density, electrode reactions, kinetics of charge and discharge, and the cycle stability will be systematically investigated. The mechanism of energy storage and controllable hierarchical structure will be presented. The relationship between structure and properties of composites will be investigated. This will not only provide a theoretical support for the design and preparation of energy storage composites, but also provide a valuable reference for the study of the relative high-performance comp

英文关键词： Conductive Polymer；Redox-active Dopant；Polypyrrole；Electrochemical Energy Storage；Graphene