不同氧化剂制备的聚苯胺/中间相炭微球复合物电化学性能研究
发布时间：2020-12-29 00:55
室温下,以二氧化锰和过硫酸铵为氧化剂,采用原位化学聚合法合成聚苯胺/中间相炭微球（PANI/MCMB）复合物。采用场发射扫描电镜（FE-SEM）和X射线粉末衍射（XRD）对其形貌结构进行表征。以PANI/MCMB复合物为电极活性物质,1.0mol/L H2SO4水溶液为电解液组装对称型超级电容器,用循环伏安法（CV）、电化学交流阻抗（EIS）、恒流充放电等测试手段测试超级电容器的电化学性能。结果表明,以二氧化锰为氧化剂制备的聚苯胺/中间相炭微球复合物（MPANI/MCMB）,在电流密度为0.1A/g时,单电极比容量为336.4F/g。1 000次循环后比容量保持率为92.3%,比以过硫酸铵为氧化剂制备的聚苯胺/中间相炭微球复合物（NPANI/MCMB）具有更好的循环性能和更高的比容量。
【文章来源】：功能材料. 2017年10期 北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图２ＮＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ和ＭＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ的ＸＲＤ图Ｆｉｇ２Ｘ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｓｏｆＮＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ／
ＭＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ的背景电流比ＮＰＡ－ＮＩ／ＭＣＭＢ的背景电流大，说明ＭＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ的比容量比ＮＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ的比容量大。这可能是ＭＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ表面的ＰＡＮＩ纳米纤维比ＮＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ分布更均匀、表面积更大，更有利于电解液的渗透的缘故。图２ＮＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ和ＭＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ的ＸＲＤ图Ｆｉｇ２Ｘ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｓｏｆＮＰＡＮＩ／ＭＣＭＢａｎｄＭＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ图３ＮＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ和ＭＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ电极的循环伏安曲线Ｆｉｇ３ＣｙｃｌｉｃｖｏｌｔａｍｍｏｇｒａｍｓｏｆＮＰＡＮＩ／ＭＣＭＢａｎｄＭＰＡＮＩ／ＭＣＭＢｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ２．４聚苯胺中间相炭微球复合物的交流阻抗特性分析图４为ＮＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ和ＭＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ在开路电位下的交流阻抗图谱。图４中高频端与实轴的交点代表集流体、电容器和电解液等的欧姆电阻（Ｒｓ）的大校而高频段的半圆部分代表电极与电解液之间的电荷转移电阻（Ｒｃｔ），低频区的直线斜率反映电极的电容特性。从图４可知，两者的Ｒｓ约为０．４Ω。在高频区，ＭＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ的Ｒｃｔ值约为２５Ω，明显小于ＮＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ（３８Ω），其主要原因是ＭＰＡＮＩ／ＭＣ－ＭＢ中ＰＡＮＩ纤维分布更为均匀、疏松，以致ＭＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ导电性提高。在低频区，与ＮＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ的交流阻抗曲线相比，ＭＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ交流阻抗曲线几乎是一条垂直于实轴的直线，说明
，ＣＴ为总电容，Ｆ；Ｉ为测试时设置的电流，Ａ；Δｔ为放电所需时间，ｓ；ΔＶ为起始和终止电位差，Ｖ；ＣＳ为每个电极比容量，Ｆ／ｇ；ｍ１和ｍ２为分别表示两个电极片上样品活性物质的质量，ｇ。从而计算出，ＭＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ和ＮＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ在电流密度为０．１Ａ／ｇ下的首次充放电单电极比容量ＣＳ分别为３３６．４和２９７．６Ｆ／ｇ，ＭＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ复合物的比容量更大一些，这与循环伏安法测试结果是一致的。图５ＮＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ和ＭＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ电极的首次充放电曲线Ｆｉｇ５Ｆｉｒｓｔｃｙｃｌｅｃｈａｒｇｅ／ｄｉｓｃｈａｒｇｅｃｕｒｖｅｓｏｆＮＭＰＡ－ＮＩ／ＭＢＭＣａｎｄＭＰＡＮＩ／ＭＣＭＢｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ２．６聚苯胺／中间微球复合物的循环寿命分析在电流密度为０．１Ａ／ｇ时，对电极进行１０００次的１０１２８２０１７年第１０期（４８）卷
本文编号：2944687
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【文章页数】：5 页
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图２ＮＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ和ＭＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ的ＸＲＤ图Ｆｉｇ２Ｘ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｓｏｆＮＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ／
ＭＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ的背景电流比ＮＰＡ－ＮＩ／ＭＣＭＢ的背景电流大，说明ＭＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ的比容量比ＮＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ的比容量大。这可能是ＭＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ表面的ＰＡＮＩ纳米纤维比ＮＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ分布更均匀、表面积更大，更有利于电解液的渗透的缘故。图２ＮＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ和ＭＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ的ＸＲＤ图Ｆｉｇ２Ｘ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｓｏｆＮＰＡＮＩ／ＭＣＭＢａｎｄＭＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ图３ＮＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ和ＭＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ电极的循环伏安曲线Ｆｉｇ３ＣｙｃｌｉｃｖｏｌｔａｍｍｏｇｒａｍｓｏｆＮＰＡＮＩ／ＭＣＭＢａｎｄＭＰＡＮＩ／ＭＣＭＢｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ２．４聚苯胺中间相炭微球复合物的交流阻抗特性分析图４为ＮＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ和ＭＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ在开路电位下的交流阻抗图谱。图４中高频端与实轴的交点代表集流体、电容器和电解液等的欧姆电阻（Ｒｓ）的大校而高频段的半圆部分代表电极与电解液之间的电荷转移电阻（Ｒｃｔ），低频区的直线斜率反映电极的电容特性。从图４可知，两者的Ｒｓ约为０．４Ω。在高频区，ＭＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ的Ｒｃｔ值约为２５Ω，明显小于ＮＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ（３８Ω），其主要原因是ＭＰＡＮＩ／ＭＣ－ＭＢ中ＰＡＮＩ纤维分布更为均匀、疏松，以致ＭＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ导电性提高。在低频区，与ＮＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ的交流阻抗曲线相比，ＭＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ交流阻抗曲线几乎是一条垂直于实轴的直线，说明
，ＣＴ为总电容，Ｆ；Ｉ为测试时设置的电流，Ａ；Δｔ为放电所需时间，ｓ；ΔＶ为起始和终止电位差，Ｖ；ＣＳ为每个电极比容量，Ｆ／ｇ；ｍ１和ｍ２为分别表示两个电极片上样品活性物质的质量，ｇ。从而计算出，ＭＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ和ＮＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ在电流密度为０．１Ａ／ｇ下的首次充放电单电极比容量ＣＳ分别为３３６．４和２９７．６Ｆ／ｇ，ＭＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ复合物的比容量更大一些，这与循环伏安法测试结果是一致的。图５ＮＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ和ＭＰＡＮＩ／ＭＣＭＢ电极的首次充放电曲线Ｆｉｇ５Ｆｉｒｓｔｃｙｃｌｅｃｈａｒｇｅ／ｄｉｓｃｈａｒｇｅｃｕｒｖｅｓｏｆＮＭＰＡ－ＮＩ／ＭＢＭＣａｎｄＭＰＡＮＩ／ＭＣＭＢｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ２．６聚苯胺／中间微球复合物的循环寿命分析在电流密度为０．１Ａ／ｇ时，对电极进行１０００次的１０１２８２０１７年第１０期（４８）卷
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