电化学法制备聚苯胺内填充碳纳米管复合多孔膜及电学性能研究

发布时间：2017-12-04 07:29

  本文关键词：电化学法制备聚苯胺内填充碳纳米管复合多孔膜及电学性能研究

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【摘要】：基于导电高分子的超级电容材料具有制备成本低,内阻小,比容量大等优点,现已成为新能源领域研究者关注的焦点。然而目前所合成的导电高材料都存在一个共同的缺陷,即在反复充放电过程中会产生严重的体积变化,进而造成其有效电容的减小以及电极的退化。因此如何抑制导电高分子材料的体积膨胀,从而有效提高导电高分子基-超级电容材料的寿命已经成为该材料能否被进一步应用的关键。本文中我们设计了一种新型的结构:即将导电高分子(聚苯胺,PANI)填充在直径仅10纳米的取向排列的多壁碳纳米管内部,利用碳纳米管的纳米孔道抑制导电高分子链在反复充放电过程中的体积变化,从而制得一种新型的长寿命柔性薄膜电容器材料。我们首先利用预先取向排列的碳纳米管阵列多孔膜为原料,借助浓度差和压力差驱动苯胺单体扩散进入碳管空腔内部,然后采用原位电化学聚合的方法在多壁碳纳米管的中空部分高效聚合填充了直径约为8纳米的超长聚苯胺纳米线(长度可达微米级别)。所填充的聚苯胺的量可以通过改变电化学聚合参数灵活控制。我们制备的这种聚苯胺@碳纳米管阵列结构的优点表现在碳纳米管的惰性石墨烯外壁为导电高分子提供了很好的保护作用,可有效防止其氧化降解;同时取向排列的阵列结构也为电子的快速迁移提供了很好的路径。更重要的是,碳纳米管的纳米受限孔道可以有效抑制聚苯胺材料在反复充放电过程中的结构变化,从而极大的提高了该类型器件的使用寿命。通过这种方法我们制备的聚苯胺@碳纳米管阵列柔性薄膜电容器材料表现出良好的电学性能,在电流密度为1 mAcm-2条件下,比电容可达到356 mFcm-2,并且在1000次的循环伏安测试后,电容只下降了5%。
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1

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