Overview of Graphene/Polyaniline Composite for High-performance Supercapacitor

doi:10.7503/cjcu20130517

Abstract

Abstract:

Polyaniline(PANI) is one of the most intriguing conducting polymers with ultrahigh specific capa-citance. The synergistic effect between PANI and graphene nanosheets(GN) could remarkably diminish their inherent drawbacks, and enhance the capacitance/cycling life of GN-PANI supercapacitors. We review the recent advances in this regard, discuss the effect of synthetic routes used and surface functionalization of GN on the performance of GN-PANI supercapacitor electrodes, and highlight the importance of fabricating hierarchical structure and 3D porous networks.

Key words: Graphene, Polyaniline(PANI), Supercapacitor, Specific capacitance, Hierarchical structure

CLC Number:

O631

TrendMD:

CHEN Zhong-Xin, LU Hong-Bin. Overview of Graphene/Polyaniline Composite for High-performance Supercapacitor[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2013, 34(9): 2020.

References

[1] Wang G. P., Zhang L., Zhang J. J., Chem. Soc. Rev., 2012, 41, 797—828

[2] Sun Y. Q., Shi G. Q., J. Polym. Sci. Part B: Polym. Phys., 2013, 51, 231—253

[3] Snook G. A., Kao P., Best A. S., J. Power Sources, 2011, 196, 1—12

[4] Huang Y., Liang J. J., Chen Y. S., Small, 2012, 8(12), 1805—1834

[5] Yin Z. G., Zheng Q. D., Adv. Energy Mater., 2012, 2, 179—218

[6] Yan J., Wei T., Shao B., Fan Z., Qian W., Zhang M., Wei F., Carbon, 2010, 48, 487—493

[7] Talbi H., Just P. E., Dao L. H., J. Appl. Electrochem., 2003, 33(6), 465—473

[8] Wang Y. G., Li H. Q., Xia Y. Y., Adv. Mater., 2006, 18, 2619—2623

[9] Fabio A. D., Giorgi A., Mastragostino M., Soavi F., J. Electrochem. Soc., 2001, 148(8), A845—A850

[10] Xu R., Tang Z. L., Li J. R., Zhang Z. T., Prog. Chem., 2009, 21(1), 235—243(徐睿, 唐子龙, 李俊荣, 张中太. 化学进展, 2009, 21(1), 235—243)

[11] Sharma R. K., Rastogi A. C., Desu S. B., Electrochim. Acta, 2008, 53(26), 7690—7695

[12] Zhang H., Cao G., Wang Z., Yang Y., Shi Z., Gu Z., Electrochem. Commun., 2008, 10(7), 1056—1059

[13] Feng X. M., Li R. M., Yang X. Y., Hou W. H., Prog. Chem., 2012, 24(11), 2158—2166(冯晓苗, 李瑞梅, 杨晓燕, 侯文华. 化学进展, 2012, 24(11), 2158—2166)

[14] Kim K. S., Zhao Y., Jang H., Lee S. Y., Kim J. M., Kim K. S., Ahn J. H., Kim P., Choi J. Y., Hong B. H., Nature, 2009, 457(7230), 706—710

[15] Novoselov K. S., Jiang D., Schedin F., Booth T. J., Khotkevich V. V., Morozov S. V., PNAS, 2005, 102(30), 10451—10453

[16] Lee C. G., Wei X. D., Kysar J. W., Hone J., Science, 2008, 321, 385—388

[17] Wang H. L., Hao Q. L., Yang X. J., Lu L. D., Wang X., Nanoscale, 2010, 2, 2164—2170

[18] Yan J., Wei T., Shao B., Fan Z. J., Qian W. Z., Zhang M. L., Wei F., Carbon, 2010, 48, 487—493

[19] Zhang J. T., Zhao X. S., J. Phys. Chem. C, 2012, 116, 5420—5426

[20] Yan J., Wei T., Fan Z. J., Qian W. Z., Zhang M. L., Shen X. D., Wei F., J. Power Sources, 2010, 195, 3041—3045

[21] Zhang Q. Q., Li Y., Feng Y. Y., Feng W., Electrochimica Acta, 2013, 90, 95—100

[22] Wu Q., Xu Y. X., Yao Z. Y., Liu A. R., Shi G. Q., ACS Nano, 2010, 4(4), 1963—1970

[23] Liu S., Liu X. H., Li Z. P., Yang S. R., Wang J. Q., New J. Chem., 2011, 35, 369—374

[24] Zhou S. P., Zhang H. M., Zhao Q., Wang X. H., Li J., Wang F. S., Carbon, 2013, 52, 440—450

[25] Li Z. F., Zhang H. Y., Liu Q., Sun L. L., Stanciu L., Xie J., ACS Appl. Mater. Interfaces, 2013, 5, 2685—2691

[26] Fan W., Zhang C., Tjiu W. W., Pramoda K. P., He C. B., Liu T. X., ACS Appl. Mater. Interfaces, 2013, 5, 3382—3391

[27] Luo Y. S., Kong D. Z., Jia Y. L., Luo J. S., Lu Y., Zhang D. Y., Qiu K. W., Li C. M., Yu T., RSC Adv., 2013, 3, 5851—5859

[28] Sarker A. K., Hong J. D., Langmuir, 2012, 28, 12637—12646

[29] Lee T., Yun T., Park B., Sharma B., Song H. K., Kim B. S., J. Mater. Chem., 2012, 22, 21092—21099

[30] Zhang K., Zhang L. L., Zhao X. S., Wu J. S., Chem. Mater., 2010, 22, 1392—1401

[31] Li J., Xie H. Q., Li Y., Liu J., Li Z. X., J. Power Sources, 2011, 196, 10775—10781

[32] Ma B., Zhou X., Bao H., Li X. W., Wang G. C., J. Power Sources, 2012, 215, 36—42

[33] Dong X. C., Wang J. X., Wang J., Chan-Park M. B., Li X. G., Wang L. H., Huang W., Peng C., Mater. Chem. Phys., 2012, 134, 576—580

[34] Huang Y. F., Lin C. W., Polymer, 2012, 53, 2574—2582

[35] Ning G.Q., Li T. Y., Yan J., Xu C.G., Wei T., Fan Z. J., Carbon, 2013, 54, 241—248

[36] Xu J. J., Wang K., Zu S. Z., Han B. H., Wei Z. X., ACS Nano, 2010, 4(9), 5019—5026

[37] Xy G. H., Wang N., Wei J. Y., Lv L. L., Zhang J. N., Chen Z. M., Xu Q., Ind. Eng. Chem. Res., 2012, 51, 14390—14398

[38] Cui Z. M., Guo C. X. Yuan W. Y., Li C. M., Phys. Chem. Chem. Phys., 2012, 14, 12823—12828

[39] Lai L. F., Yang H. P., Wang L., The B. K., Zhong J. Q., Chou H., Chen L. W., Chen W., Shen Z. X., Ruoff R. S., Lin J. Y., ACS Nano, 2012, 6(7), 5941—5951

[40] Liu H. L., Wang Y., Gou X. L., Qi T., Yang J., Ding Y. L., Mater. Sci. Eng. B, 2013, 178, 293—298

[41] Li Y. Z., Zhao X., Yu P. P., Zhang Q. H., Langmuir, 2013, 29, 493—500

[42] Liu Y., Deng R. J., Wang Z., Liu H. T., J. Mater. Chem., 2012, 22, 13619—13624

[43] Mao L., Zhang K., Chan H. S. O., Wu J. S., J. Mater. Chem., 2012, 22, 80—85

[44] Gao Z., Yang W. L., Wang J., Wang B., Li Z. S., Liu Q., Zhang M. L., Liu L. H., Energy Fuels, 2013, 27, 568—575

[45] Yan X., Liu N., Jin E., Wang X., Zhang W. J., Chem. J. Chinese Universities, 2007, 28(2), 391—393(闫雪, 刘娜, 金娥, 王兴, 张万金. 高等学校化学学报, 2007, 28(2), 391—393)

[46] Wang H. L., Hao Q. L., Yang X. J., Lu L. D., Wang X., ACS Appl. Mater. Interfaces, 2010, 2(3), 821—828

[47] Wang H. L., Hao Q. L., Yang X. J., Lu L. D., Wang X., Electrochem. Commun., 2009, 11, 1158—1161

[48] Cong H. P., Ren X. C., Wang P., Yu S. H., Energy Environ. Sci., 2013, 6, 1185—1191

[49] Wang D. W., Li F., Zhao J. P., Ren W. C., Chen Z. G., Tan J., Wu Z. S., Gentel I., Lu G. Q., Cheng H. M., ACS Nano, 2009, 3(7), 1745—1752

[50] Feng X. M., Li R. M., Ma Y. W., Chen R. F., Shi N. E., Fan Q. L., Huang W., Adv. Funct. Mater., 2011, 21, 2989—2996

[51] Hu L. W., Tu J. G., Jiao S. Q., Hou J. G., Zhu H. M., Fray D. J., Phys. Chem. Chem. Phys., 2012, 14, 15652—15656

[52] Wei H. G., Zhu J. H., Wu S. J., Wei S. Y., Guo Z. H., Polymer, 2013, 54, 1820—1831

[53] Gao Z., Yang W. L., Wang J., Yan H. J., Yao Y., Ma J., Wang B., Zhang M. L., Liu L. H., Electrochimica Acta, 2013, 91, 185—194

[54] Sang X. G., Zeng F. W., Liu X. X., Chem. J. Chinese Universities, 2012, 33(6), 1312—1318(桑晓光, 曾繁武, 刘晓霞. 高等学校化学学报, 2012, 33(6), 1312—1318)

[55] Xue M. Q., Li F. W., Zhu J., Song H., Zhang M. N., Cao T. B., Adv. Funct. Mater., 2012, 22, 1284—1290

[56] Fang M., Wang K. G., Lu H. B., Yang Y. L., Nutt S., J. Mater. Chem., 2009, 19, 7098—7105

[57] Fang M., Wang K. G., Lu H. B., Yang Y. L., Nutt S., J. Mater. Chem., 2010, 20, 1982—1992

[58] Kumar N. A., Choi H. J., Shin Y. R., Chang D. W., Dai L. M., Baek J. B., ACS Nano, 2012, 6(2), 1715—1723

[59] An J. W., Liu J. H., Zhou Y. C., Zhao H. F., Ma Y. X., Li M. L., Yu M., Li S. M., J. Phys. Chem. C, 2012, 116, 19699—19708

[60] Liu J. H., An J. W., Zhou Y. C., Ma Y. X., Li M. L., Yu M., Li S. M., ACS Appl. Mater. Interfaces, 2012, 4, 2870—2876

[61] Tao J., J. Mater. Res., 2012, 27(20), 2644—2649

[62] Sengupta R., Bhattacharya M., Bandyopadhyay S., Bhowmick A. K., Prog. Polym. Sci., 2011, 36, 638—670

[63] Ma C., Chen Z. X., Fang M., Lu H. B., J. Nanopart. Res., 2012, 14, 996-1-996-9

[64] Fang M., Tang Z. Y., Lu H. B., Nutt S., J. Mater. Chem., 2012, 22, 109—114

[65] Fang M., Zhang Z., Li J. F., Zhang H. D., Lu H. B., Yang Y. L., J. Mater. Chem., 2010, 20, 9635—9643

[66] Chen Z. X., Lu H. B., J. Mater. Chem., 2012, 22, 12479—12490

[67] Zhong M., Song Y., Li Y. F., Ma C., Zhai X. L., Shi J. L., Guo Q. G., Liu L., J. Power Sources, 2012, 217, 6—12

[68] Zhong Y. L., Mo Z. Y., Yang L. J., Liao S. J., Prog. Chem., 2013, 25(5), 717—725(钟轶良, 莫再勇, 杨莉君, 廖世军. 化学进展, 2013, 25(5), 717—725)

[69] Lozano-Castello D., Cazorla-Amoros D., Linares-Solano A., Shiraishi S., Kurihara H., Oya A., Carbon, 2003, 41, 1765—1775

[70] Bleda-Martinez M., Macia-Agullo J. A., Lozano-Castello D., Morallon E., Cazorla- Amoros D., Linares-Solano A., Carbon, 2005, 43, 2677—2684

[71] Fang M., Chen Z. X., Wang S. Z., Lu H. B., Nanotechnology, 2012, 23, 085704-1-085704-5

[72] Sang Y., Fang M., Lu H. B., Acta Polym. Sin., 2012, 2, 223—230(桑泳, 方明, 卢红斌. 高分子学报, 2012, 2, 223—230)

[73] Zhou X.H., Chen Z. X., Yan D. H., Lu H. B., J. Mater. Chem., 2012, 22, 13506—13516

[74] Stankovich S., Dikin D. A., Dommett G. H. B., Kohlhaas K. M., Zimney E. J., Stach E. A., Piner R. D., Nguyen S. T., Ruoff R. S., Nature, 2006, 442, 282—286

[75] Zhang K., Mao L., Zhang L. L., Chan H. S. O., Zhao X. , Wu J. S., J. Mater. Chem., 2011, 21, 7302—7307

[76] Sreeprasad T. S., Berry V., Small, 2013, 9, 341—350

[77] Wang Y. F., Yang X. W., Qiu L., Li D., Energy Environ. Sci., 2013, 6, 477—481

[78] Lu X. J., Dou H., Yang S. D., Hao L., Zhang L. J., Shen L. F., Zhang F., Zhang X. G., Electrochimica Acta, 2011, 56, 9224—9232

[79] Aboutalebi S. H., Chidembo A. T., Salari M., Konstantinov K., Wexler D., Liu H. K., Dou S. X., Energy Environ. Sci., 2011, 4, 1855—1865

[80] Zhou S. P., Zhang H. M., Wang X. H., Li J., Wang F. S., RSC Advances, 2013, 3, 1797—1807

[81] Tu L. L., Jia C. Y., Prog. Chem., 2010, 22(8), 1610—1618(涂亮亮, 贾春阳. 化学进展, 2010, 22(8), 1610—1618)

[82] Zheng Y. Y., Du Q. F., He M. P., Deng Z. W., Liu X. B., Micro Nano Lett., 2012, 7(8), 778—781

[83] Sathish M., Mitani S., Tomai T., Honma I., J. Mater. Chem., 2011, 21, 16216—16222

[84] An J., Liu J., Ma Y., Li R., Li M., Yu M., Li S., Eur. Phys. J. Appl. Phys., 2012, 58, 30403-1—30403-9

[85] Lin J. X., Zheng Y. Y., Du Q. F., He M. P., Deng Z. W., Nano, 2013, 8(1), 1350004-1—1350004-8

[86] Wang G., Liu H. Y., Zhu Y., Wan M. X., Jiang L., Chem. J. Chinese Universities, 2011, 32(2), 366—371(王光, 刘红樱, 朱英, 万梅香, 江雷. 高等学校化学学报, 2011, 32(2), 366—371)

[87] Chen H., Ma H. R., Guan J. G., Prog. Chem., 2007, 19(11), 1770—1775(陈卉, 马会茹, 官建国. 化学进展, 2007, 19(11), 1770—1775)

[88] Zhou X. Z., Huang X., Qi X. Y., Wu S. X., Xue C., Boey F. Y. C., Yan Q. Y., Chen P., Zhang H., J. Phys. Chem. C, 2009, 113, 10842—10846

[89] An H. F., Wang X. Y., Li N., Zheng L. P., Chen Q. Q., Prog. Chem., 2009, 21(9), 1832—1838(安红芳, 王先友, 李娜, 郑丽萍, 陈权启. 化学进展, 2009, 21(9), 1832—1838)

[90] Li N., Wang X. Y., Yi S. Y., Dai C. L., Prog. Chem., 2008, 20(7/8), 1202—1207(李娜, 王先友, 易四勇, 戴春岭. 化学进展, 2008, 20(7/8), 1202—1207)

[91] Aricó A. S., Bruce P., Scrosati B., Tarascon J. M., Schalkwijk W. V., Nature Mater., 2005, 4, 366—377

[92] Li C, Shi G. Q., Nanoscale, 2012, 4, 5549—5563

[93] Zhai Y. P., Dou Y. Q., Zhao D. Y., Fulvio P. F., Mayes R. T., Dai S., Adv. Mater., 2011, 23, 4828—4850

[94] Chen R. X., Yu S. H., Sun R., Zhao Y. B., New Chem. Mater., 2012, 40(6), 66—68(陈日雄, 于淑会, 孙蓉, 赵玉宝. 化工新型材料, 2012, 40(6), 66—68)

[95] Zhu Y. W., Murali S., Stoller M. D., Ganesh K. J., Cai W. W., Ferreira P. J., Pirkle A., Wallace R. M., Cychosz K. A., Thommes M., Su D., Stach E. A., Ruoff R. S., Science, 2011, 332, 1537—1541

[96] Zhang L., Zhang F., Yang X., Long G. K., Wu Y. P., Zhang T. F., Leng K., Huang Y., Ma Y. F., Yu A., Chen Y. S., Sci. Reports, 2013, 3, 1408-1—1408-9

[97] Wang J. C., Kaskel S., J. Mater. Chem., 2012, 22, 23710—23725

[98] Zhang L. L., Zhao X., Stoller M. D., Zhu Y. W., Ji H. X., Murali S., Wu Y. P., Perales S., Clevenger B., Ruoff R. S., Nano Lett., 2012, 12, 1806—1812