Synergistic electrochemical method to prepare graphene oxide/polyaniline nanocomposite

Método electroquímico sinérgico para preparar nanocompuesto de óxido de grafeno/polianilina

El óxido de grafeno (GO) se electropolimerizó con polianilina (PANI) durante la exfoliación de grafito en electrolito H₂SO₄ 0,1 M y solución de monómero de anilina 0,1 M. Se utilizaron técnicas de caracterización, incluida la espectroscopia de absorción infrarroja (FTIR), el análisis termogravimétrico (TGA), la espectroscopia UV-vis, la difracción de rayos X (XRD), la microscopía electrónica de barrido (SEM) y la voltamperometría cíclica. El análisis XRD confirmó la exfoliación multicapa GO del ánodo de grafito, mientras que las técnicas UV-vis y FTIR confirmaron la electropolimerización PANI. Las imágenes SEM revelaron PANI distribuido entre multicapas GO con una morfología de nanoagujas. La voltamperometría cíclica en H₂SO₄ 1 M demostró que el compuesto GO/PANI alcanzó una capacitancia específica de 117,440 Fg^-1, en contraste con los 1,243 Fg^-1 de GO, ambos a una velocidad de escaneo de 1 mVs^-1. Esta mejora se atribuye a la conductividad eléctrica mejorada del PANI y el óxido de grafeno. Estos resultados resaltan el potencial del compuesto GO/PANI para supercondensadores de alto rendimiento y sistemas de almacenamiento de energía.

1. INTRODUCCIÓN

Los supercondensadores son dispositivos prometedores de almacenamiento de energía y han atraído una atención considerable en los últimos años[1-3]. Debido a la búsqueda de la reducción de la contaminación mediante vehículos eléctricos, o al crecimiento explosivo de los dispositivos electrónicos portátiles, se ha producido un impulso en el desarrollo de supercondensadores de alto rendimiento[3-5].

En este contexto, existen actualmente dos clases principales de condensadores electroquímicos basados en su mecanismo de carga y almacenamiento: (a) los condensadores eléctricos de doble capa en los que la capacitancia surge de la separación de cargas en la interfase electrodo/electrolito[6] y (b) los redox en los que la pseudocapacitancia surge de las reacciones farádicas que tienen lugar en la interfase electrodo/electrolito[7,8]. Los carbones de gran superficie, los óxidos de metales nobles y los polímeros conductores son las principales familias de materiales utilizados como electrodos en supercondensadores[9]. Los polímeros conductores han sido ampliamente estudiados, entre los principales materiales poliméricos conductores que se han investigado para su aplicación como electrodo de un supercondensador se encuentran la polianilina (PANI)[10], el polipirrol (PPY)[11], el politiofeno (PTH) y sus derivados[12].