多孔交联聚苯胺及其复合材料的制备、结构和性能研究

发布时间：2021-11-18 04:31

　　与传统的电容器和电池相比,超级电容器是一种新型的电化学储能装置。电极材料、隔膜和电解液是超级电容器的重要组成部分,而电极材料对其最为重要。在众多的电极材料中,聚苯胺具有原料廉价,合成简便,以赝电容方式储存能量,并且形貌易于调控的优点。本文采用化学氧化法制备了介孔交联聚苯胺、纳米纤维状的酸性红27交联聚苯胺、纳米珊瑚状日落黄掺杂聚苯胺和聚苯胺/石墨烯纤维复合材料,并对其性能进行优化。主要研究内容如下:（1）以过硫酸铵为氧化剂,对苯二胺与三苯胺为交联剂,十二烷基硫酸钠为软模板与表面活性剂,通过化学氧化聚合法制备了介孔交联聚苯胺。利用傅里叶变换红外光谱仪、紫外可见分光光度计、场发射扫描电子显微镜、热重分析仪及X射线粉末衍射仪等仪器对介孔交联聚苯胺的结构进行表征与分析。利用电化学工作站研究了介孔交联聚苯胺的电化学性能。研究表明,当十二烷基硫酸钠与苯胺的投料摩尔比为5:1时,介孔交联聚苯胺的比电容为516F/g（2A/g）,并且在循环2000次后介孔交联聚苯胺的比电容保留了73.2%的初始比电容。（2）以酸性红27作为交联剂和掺杂剂,通过化学氧化聚合法制备了纳米纤维状酸性红27交联聚苯胺,然后对... 

【文章来源】：福州大学福建省 211工程院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２双电层电容器的储能机制图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｅｎｅｒｇｙ?ｓｔｏｒａｇｅ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ＥＤＬＣ??

双电层电容器的储能容量与比表面积的大小有关，比表面积的增大会改善双电层??电容器的电化学性能，从而使其具备较高的能量密度。双电层电容器储能储能机制如??图１－２所示。??此外，由于双电层电容器电极材料发生非法拉第过程，而不是化学反应，电极材??料在充电和放电期间表现出的体积膨胀可以完全避免，并且使得电容器快速地吸收能??量，更快地传输能量和具备更好的功率性能。双电层电容器和电池之间是有差异的，??双电层电容器可以承受数百万次充放电循环，而不像电池只可以承受数千次的充放电??循环。但是，由于双电层电容器的非法拉第充放电机制，这也就造成了双电层电容器??相对于电池和赝电容电容器其能量密度是较低的，所以现在研宄人员都在着手于改善??这个缺点。??＿?—??１｜????ｔＫｉｔ?＿?＿?可後化电梭＼?电》液??＋?：｜?ｉ－??？０？＋?１￥?１：??〇?？?放电?＋Ｑ?＿??④?ｅ?＋????｜?一??魏Ｓ！??ｙｙ？?ｙ／?ｉ??—?ｚ?——?＼????、?Ｗ—￥、??｜．无外时电佗?２■旮外加电痗ａｔ亀位??图１－２双电层电容器的储能机制图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｅｎｅｒｇｙ?ｓｔｏｒａｇｅ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ＥＤＬＣ??１．２．２．２赝电容电容器的储能机理??与双电层电容器相比，赝电容电容器是通过法拉第反应来存储能量。赝电容电容??器的储能机制如图１－３所示。当赝电容电容器工作时

赝电容电容器的有前景的电极材料之一［２Ｇ］。??１．３．１聚苯胺的结构??１９８７年，ＭａｃＤｉａｒｍｉｄ等［２１］提出苯醌式结构共存的模型，见图１－４。ｙ表示聚苯胺??的氧化还原程度，在０－１之间取值，这种苯醌式结构的状态会随ｙ的变化而发生改变。??当ｙ＝０时，聚苯胺为全氧化态（ＰｅｍｉｇｒａｎｉｌｉｎｅＢａｓｅ，ＰＢ）；当ｙ＝ｌ时，聚苯胺为全还??原态（ＬｅｕｃｏｅｍｅｒａｌｄｉｎｅＢａｓｅ）；当ｙ取１／２，聚苯胺为处于本征态［２２，２３］。??災１４４〇＾卜??［?ｙ??图１－４聚苯胺的化学结构式??Ｆｉｇ．?１－４?Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ??６??

【参考文献】：
硕士论文
[1]钴离子掺杂聚苯胺及其纳米复合材料的制备与性能研究[D]. 叶蕾蕾.福州大学 2016



本文编号：3502210