功能化碳纳米管/导电聚合物纳米复合材料的制备与电化学性能

发布时间：2021-12-23 19:58

　　超级电容是一种新型绿色能源储能装置,因其绿色环保成为了近年来一个新的研究热点。超级电容器的重要组成部分即电极材料,其性能好坏关乎超级电容器的性能。导电聚合物聚吡咯和聚苯胺是导电聚合物中研究较多的两种,由于它们环境稳定性好,合成简单所以被广泛应用。碳纳米管虽然具有优良的性能但是本身存在的分散性较差的缺陷。本文主要介绍对碳纳米管功能化修饰与导电聚合物聚吡咯和聚苯胺进行复合制备纳米复合材料后对其电性能进行研究。主要结果如下:一、将两种有机磺酸盐1,5萘二磺酸（NDA）和蒽醌-2,6-二磺酸二钠盐（AQDS）通过π-π共轭作用作为碳纳米管的改性剂进行非共价修饰,同时作为聚吡咯的掺杂剂,利用简单原位聚合法实现共价修饰碳纳米管与聚吡咯的复合,成功制备了蒽醌修饰碳纳米管/聚吡咯核壳纳米复合材料,并且通过红外光谱、X射线衍射、SEM谱图、TEM谱图以及电化学工作站测试对其结构、形貌以及电性能进行了分析讨论,发现改变两种磺酸盐的比例对复合材料的性能有一定的影响。AQDS的比例高能有效提高复合材料的电化学性能。在所有的复合材料中ANCP0.4可获得最高的比电容（393F/g）、理想的超电容特性及良好的循环... 

【文章来源】：山东科技大学山东省

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．５核壳结构的ＡＮＣＰｓ的形成示意图??Ｆｉｇ．?２．５?Ｓｃｈｅｍｅ?ｏｆ?ＡＮＣＰｓ?ｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ??

包覆层有助于ＰＰｙ的快速的掺杂／脱掺杂反应。因此，我们选择ＡＮＣＰ０．４继续探??讨其作为超级电容器电极材料的循环寿命，ＡＮＣＰ０．４复合材料的比电容与循环??寿命（电流密度：０．５Ａ／ｇ）的关系曲线如图２．９所示，循环１０００圈后，比电容仍??能保持７０％左右，比我们之前报道的ＰＰｙ的循环稳定性（１０００圈后仅保持１２％）??有大幅度提高。比电容值的降低主要体现在前２００圈，基于以上结果分析，??ＡＱＤＳ与１，５－ＮＤＡ对碳纳米管的非共价修饰可有效提高电极材料的比电容、稳??定性及循环寿命。??２４??

本文采用先对碳纳米管进行环氧化，后进行开环反应的方法制备氨基蒽醌接??枝碳纳米管。利用功能化碳纳米管制备了氨基蒽醌接枝碳纳米管／聚苯胺纳米复??合材料。改性碳管机理如图４．１所示??图４．１氨基蒽醌接枝碳纳米管制备示意图??Ｆｉｇ．４．１?Ｓｃｈｅｍｅ?ｏｆ?Ａｍｉｎｏ?ａｎｔｈｒａｑｕｉｎｏｎｅ?ｇｒａｆｔｅｄ?ＣＮＴｓ?ｆｏｉｍａｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ??３６??

【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯材料的制备及应用进展[J]. 王晨光.  当代化工研究. 2017(07)
[2]超级电容器电极材料与电解液的研究进展[J]. 焦琛,张卫珂,苏方远,杨宏艳,刘瑞祥,陈成猛.  新型炭材料. 2017(02)
[3]石墨烯材料的制备方法及应用研究进展[J]. 黄振旭,邓振琪,裴先茹.  许昌学院学报. 2017(02)
[4]超级电容器过渡金属氧化物电极材料研究进展[J]. 李叶华,陈上,于小林,吴贤文.  吉首大学学报(自然科学版). 2017(02)
[5]交联网状聚苯胺/多壁碳纳米管复合物的合成及电容性能[J]. 郭凤娇,刘青青,孙志鹏,米红宇.  高分子材料科学与工程. 2017(03)
[6]石墨烯/聚吡咯导电复合材料超级电容器电极的制备研究[J]. 杜伟,鞠翔宇,王美丽,展杰.  功能材料. 2017(01)
[7]基于碳材料的超级电容器电极材料的研究[J]. 李雪芹,常琳,赵慎龙,郝昌龙,陆晨光,朱以华,唐智勇.  物理化学学报. 2017(01)
[8]聚吡咯及其复合材料的研究进展[J]. 李廷希,宋慧,张成祥,高丽,姜琳,韩永芹,王延敏,王清.  化学推进剂与高分子材料. 2016(03)
[9]碳纳米管的吸波性能研究[J]. 王奇,张昭环.  辽宁化工. 2015(12)
[10]超级电容器电极材料用导电聚合物复合材料研究进展[J]. 谢师禹,于靖,翟威,李卓,代坤,郑国强,刘春太.  工程塑料应用. 2015(08)

博士论文
[1]电化学电容器电极材料研究[D]. 邓梅根.电子科技大学 2005

硕士论文
[1]固相法制备聚噻吩衍生物与纳米TiO2、石墨烯复合材料及其性能研究[D]. 牙合甫江·吾斯曼.新疆大学 2014
[2]乳液法制备聚苯胺/活性炭复合电极材料的研究[D]. 李晨.北京化工大学 2013
[3]石墨烯/聚苯胺、聚吡咯及其共聚物复合材料的制备与应用[D]. 蔡雅萌.东华大学 2013
[4]高比表面积活性炭的制备及其在双电层电容器中的应用研究[D]. 常俊玲.湖南大学 2002



本文编号：3549093