基于氧化铝模板的电容器纳米电极的制备与研究

发布时间：2019-11-02 23:49

【摘要】：聚苯胺(Polyaniline, PANI)是一种常见的超级电容器电极材料,具有广阔的应用前景,通过多孔阳极氧化铝(Porous Anodic Alumina, PAA)模板制备PANI纳米电极,有利其性能的提升。本文在制备出两种不同PAA模板的基础上,通过在PAA模板上原位聚合以及将模板剥离后与铁或镍基体复合后聚合两种方法,成功制备出PANI纳米电极并进行电化学性能的对比分析。首先,本文在草酸水溶液中通过恒流硬氧化法快速制备出PAA模板,并对比分析了磷酸浸泡时间对孔径的影响。结果表明：在5 wt%磷酸水溶液中30℃下浸泡15min后,孔径由30 nm扩大至50 nm,可作为原位聚合PANI所用模板；浸泡35 min后,孔径进一步扩大至75 nm,可将模板剥离作为复合法聚合PANI所用模板。然后,本文在草酸及乙醇的混合溶液中采用阶梯升压法制备出大孔间距(约350 nm)的PAA模板并研究了其通孔工艺,结果表明在30℃下5 wt%磷酸溶液中浸泡180 min后可以得到有序的通孔PAA模板,首次计算了阻挡层的减薄速率约为1.26 nm/min,此模板能够作为复合法聚合PANI所用模板。其次,本文在纯铝基体电沉积镍的基础上,进一步探究了镍在经15 min磷酸浸泡扩孔后的恒流硬氧化PAA模板中的电沉积工艺,结果表明：瓦特镀镍液与去离子水按1：1稀释后的电沉积液浓度,-0.9V的电压为合适的工艺条件。再次,本文在电沉积镍后的恒流硬氧化PAA模板中使用循环伏安(Cyclic Voltammetry, CV)法原位聚合PANI,结果表明电极聚合速率较慢,仅为相同条件下纯铝基体电沉积镍后聚合PANI量的约12.5%,且在性能测试时衰减很快,第10圈时已几乎完全衰减。最后,本文使用铁与镍两种基体以及两种PAA模板,对模板剥离复合法聚合PANI的工艺和性能做了对比分析,结果表明：铁基体虽然聚合速率比镍基体低,但在性能测试时铁基体衰减较镍基体慢。恒流硬氧化PAA模板在相同条件下比草酸溶液中大孔间距模板聚合量小,聚合30圈时,前者仅为后者聚合量的42%。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O646.54;TB383.1

【参考文献】