納米結(jié)構(gòu)聚苯胺的制備及其電化學(xué)電容行為.pdf

1、超級(jí)電容器為一種新型的優(yōu)良儲(chǔ)能器件。以導(dǎo)電聚合物作為電化學(xué)電容器電極材料具有可快速高效放電、不需充放電控制電路、使用壽命長(zhǎng)、溫度寬、無環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，還兼具了因摻雜而帶來的半導(dǎo)體或?qū)w的特性。 聚苯胺由于結(jié)構(gòu)多樣化、較高的導(dǎo)電率、單體價(jià)廉易得、合成簡(jiǎn)單，產(chǎn)率較高；良好的化學(xué)穩(wěn)定性、獨(dú)特的摻雜現(xiàn)象以及具有優(yōu)良的電致變色性，可逆的氧化還原性、光電轉(zhuǎn)換性、非線性光學(xué)性、體積電位響應(yīng)性，使它成為目前導(dǎo)電高分子聚合物領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

2、 本論文對(duì)納米結(jié)構(gòu)導(dǎo)電聚苯胺材料的制備和電化學(xué)電容行為進(jìn)行研究，取得了較為令人滿意的結(jié)果。本論文共分為四章，主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)歸納如下： 第一章概述了聚苯胺的分子結(jié)構(gòu)、摻雜機(jī)理和導(dǎo)電機(jī)理以及電化學(xué)電容器的儲(chǔ)能機(jī)理，介紹了聚苯胺的特性及應(yīng)用，碳基材料、金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物做電極材料的最新研究。最后提出了自己對(duì)聚苯胺作為超級(jí)電容器電極材料的研究設(shè)想和方法。 第二章為樟腦磺酸摻雜聚苯胺的制備及其電化學(xué)電容行為。樟腦磺酸既

3、作為質(zhì)子酸又作為軟模板，合成了摻雜態(tài)的聚苯胺。詳細(xì)研究了聚苯胺單體濃度和反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等因素對(duì)聚苯胺的形貌及其電化學(xué)電容行為的影響。。本章分別對(duì)其進(jìn)行了討論： 1．低溫(-20℃)下，在不同的苯胺單體濃度中以樟腦磺酸為摻雜劑制備聚苯胺，用循環(huán)伏安、交流阻抗、直流充放電對(duì)其電化學(xué)電容行為進(jìn)行研究。結(jié)果表明：當(dāng)聚苯胺單體濃度為0.1 mol·L<'-1>時(shí)聚合所得到的摻雜態(tài)聚苯胺呈管狀結(jié)構(gòu)，外徑約200 nm；電極質(zhì)量比電容最高

4、，可達(dá)619 F·g<'-1>。 2．低溫條件下(-20℃)制備不同直徑的摻雜聚苯胺微管，發(fā)現(xiàn)高濃度的摻雜劑有利于管狀聚苯胺微管的形成。對(duì)不同產(chǎn)物進(jìn)行電化學(xué)電容行為的研究表明，在一定的范圍內(nèi)樟腦磺酸的摻雜量越大對(duì)聚苯胺的改性越好。苯胺單體與樟腦磺酸的摩爾比為1:1時(shí)所得摻雜態(tài)聚苯胺呈現(xiàn)較明顯的管狀結(jié)構(gòu)外徑約為400nm，內(nèi)徑約為70 nm；其循環(huán)性能比較穩(wěn)定，電極比電容可達(dá)522 F．g<'-1>。 3．低溫-20℃制備摻雜態(tài)聚

5、苯胺，討論了溫度對(duì)聚苯胺的形貌、‘結(jié)晶性、電化學(xué)電容行為的影響。電化學(xué)測(cè)試表明，-20℃時(shí)其電化學(xué)電容行為最優(yōu)。在不同的反應(yīng)時(shí)間取樣，掌握了聚苯胺納米微管的生長(zhǎng)情況，并討論了摻雜態(tài)聚苯胺微管的形成機(jī)理。 第三章低溫條件下-20℃下以β-萘磺酸為軟模板制備顆粒分布均勻的平均直徑在109～116 nm之間的摻雜聚苯胺。該方法制得的聚苯胺鏈結(jié)構(gòu)規(guī)整性好、結(jié)晶度高；電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明β-萘磺酸摻雜的聚苯胺電極具有良好的電化學(xué)性能，質(zhì)量比