聚合物功能化氮掺杂石墨烯三维网络结构的研究

基本信息
批准号:51473049
项目类别:面上项目
资助金额:85.00
负责人:钟文斌
学科分类:
依托单位:湖南大学
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:袁剑民,邓伟娜,李士超,赵斯琦,赵彦华,郑梦柯,谭兮亦,罗金伟,熊昌伦
关键词:
石墨烯生物高分子超级电容器复合材料导电聚合物
结项摘要

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.

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。

项目摘要

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(单壁碳纳米管,CNT)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)系统的研究了对苯二胺(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N掺杂rGO水凝胶;2)Ligs与GO或CNT 分散液混合经水热反应后形成Ligs/rGO和Ligs/CNT水凝胶; 3) 通过不同的途径,合成了多种结构的聚苯胺/rGO水凝胶;4) 将功能化石墨烯水凝胶锚在碳布框架中来负载木质素/聚苯胺水凝胶。研究以上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。通过炭化和/或活化生物质和金属/有机配位聚合物,获得了一系列高电化学性能的碳基电极材料。通过本项目的实施,已发表SCI 论文12篇,其中Ⅰ区论文10篇,最高影响因子为9.93;EI论文5篇;另外:培养了12名硕士研究生以及1名博士。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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