聚苯胺/炭复合物的制备及电化学性能研究

发布时间：2022-09-29 18:55

　　超级电容器因具有独特的储能特点而成为一种绿色无污染的储能器件。由于超级电容器的性能很大程度上依赖于电极材料,因此设计并合成具有比电容高、循环寿命长和成本低的新型纳米结构电极材料是促进超级电容器广泛应用的关键。聚苯胺（PANI）作为典型的法拉第赝电容电极材料,具有高的理论赝电容、易合成和成本低等优点。然而,其倍率性能低和循环稳定较差,这严重制约了其应用。炭材料作为双电层电容电极材料,具有优异的导电性、机械和化学稳定性。因此,将两者结合并制备聚苯胺/炭复合材料,充分利用各组分的协同作用,可有效提高材料的电化学性能,最终获得高比电容、高能量密度、良好循环稳定性等综合性能优异的超级电容器电极材料。本论文合成了不同形貌的PANI,分别与聚丙烯酸水凝胶修饰的多壁碳纳米管（P-MWCNT）、氮掺杂的炭球（NCS）、氮掺杂的炭片（HPCNS）进行复合,制备了不同的聚苯胺/炭复合材料。通过对这些材料进行详细地结构和形貌表征,以及电化学性能研究。结果表明:聚苯胺/炭复合材料的电化学性能较纯聚苯胺有了明显提高。主要内容如下:（1）以苯胺为单体、樟脑磺酸为掺杂酸、十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂,通过化学氧化... 

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 超级电容器简介
        1.2.1 超级电容器的结构
        1.2.2 超级电容器的分类
        1.2.3 超级电容器的工作原理
        1.2.4 超级电容器的优点及应用
    1.3 聚苯胺
        1.3.1 聚苯胺的结构
        1.3.2 聚苯胺的导电及掺杂机理
        1.3.3 聚苯胺的聚合机理
            1.3.3.1 化学氧化聚合机理
            1.3.3.2 电化学聚合机理
        1.3.4 聚苯胺的制备方法
            1.3.4.1 化学氧化聚合法
            1.3.4.2 电化学聚合法
        1.3.5 聚苯胺复合电极材料的研究进展
    1.4 本论文的研究意义
    1.5 本论文的研究内容
第二章 实验仪器和分析表征
    2.1 实验仪器
    2.2 材料的形貌和结构表征
    2.3 电极的电容性能测试
        2.3.1 三电极体系测试
        2.3.2 两电极体系测试
第三章 聚苯胺/凝胶修饰多壁碳纳米管复合物的制备和电容性能研究
    3.1 聚苯胺
        3.1.1 实验部分
            3.1.1.1 实验试剂
            3.1.1.2 聚苯胺的制备
            3.2.1.3 聚苯胺电极的制备
        3.1.2 结果与讨论
            3.1.2.1 聚苯胺的微观形貌分析
            3.1.2.2 聚苯胺的结构分析
            3.1.2.3 聚苯胺的电容性能评价
        3.1.3 结论
    3.2 聚苯胺/凝胶修饰多壁碳纳米管复合物
        3.2.1 实验部分
            3.2.1.1 实验试剂
            3.2.1.2 凝胶修饰多壁碳纳米管的制备
            3.2.1.3 聚苯胺/凝胶修饰碳纳米管复合物的制备
            3.2.1.4 聚苯胺/凝胶修饰碳纳米管复合物电极的制备
        3.2.2 结果与讨论
            3.2.2.1 聚苯胺/凝胶修饰碳纳米管复合物的微观形貌分析
            3.2.2.2 聚苯胺/凝胶修饰碳纳米管复合物的结构分析
            3.2.2.3 聚苯胺/凝胶修饰碳纳米管复合物的电容性能评价
        3.2.3 结论
第四章 聚苯胺/氮掺杂炭球复合物的制备和电容性能研究
    4.1 聚苯胺
        4.1.1 实验部分
            4.1.1.1 实验试剂
            4.1.1.2 聚苯胺的制备
            4.1.1.3 聚苯胺电极的制备
        4.1.2 结果与讨论
            4.1.2.1 聚苯胺的微观形貌分析
            4.1.2.2 聚苯胺的结构分析
            4.1.2.3 聚苯胺的电容性能评价
        4.1.3 结论
    4.2 聚苯胺/氮掺杂炭球复合物
        4.2.1 实验部分
            4.2.1.1 实验试剂
            4.2.1.2 氮掺杂炭球的制备
            4.2.1.3 聚苯胺/氮掺杂炭球复合物的制备
            4.2.1.4 聚苯胺/氮掺杂炭球复合物电极的制备
        4.2.2 结果与讨论
            4.2.2.1 聚苯胺/氮掺杂炭球的微观形貌分析
            4.2.2.2 聚苯胺/氮掺杂炭球的结构分析
            4.2.2.3 聚苯胺/氮掺杂炭球复合物的电容性能评价
        4.2.3 结论
第五章 聚苯胺/氮掺杂炭片复合物的制备和电容性能研究
    5.1 聚苯胺
        5.1.1 实验部分
            5.1.1.1 实验试剂
            5.1.1.2 聚苯胺的制备
            5.1.1.3 聚苯胺电极的制备
        5.1.2 结果与讨论
            5.1.2.1 聚苯胺的微观形貌分析
            5.1.2.2 聚苯胺的结构分析
            5.1.2.3 聚苯胺的电容性能评价
        5.1.3 结论
    5.2 聚苯胺/氮掺杂炭片复合物
        5.2.1 实验部分
            5.2.1.1 实验试剂
            5.2.1.2 氮掺杂炭片的制备
            5.2.1.3 聚苯胺/氮掺杂炭片复合物的制备
            5.2.1.4 聚苯胺/氮掺杂炭片复合物电极的制备
        5.2.2 结果与讨论
            5.2.2.1 聚苯胺/氮掺杂炭片复合物的微观形貌分析
            5.2.2.2 聚苯胺/氮掺杂炭片复合物的结构分析
            5.2.2.3 聚苯胺/氮掺杂炭片复合物的电容性能分析
        5.2.3 结论
全文总结
参考文献
硕士研究生期间发表论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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[3]磺基水杨酸掺杂聚苯胺纳米棒的界面聚合法制备及表征[J]. 王学智,王秀峰,包柳,伍媛婷,江红涛,王豪.  功能材料. 2010(11)
[4]模板法合成聚苯胺的研究进展[J]. 王学智,王秀峰,伍媛婷,江红涛.  材料导报. 2010(13)
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[7]超级电容器导电聚合物电极材料的研究进展[J]. 吕进玉,林志东.  材料导报. 2007(03)
[8]超级电容器储能技术及其应用[J]. 张步涵,王云玲,曾杰.  水电能源科学. 2006(05)
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[10]化学修饰阳极氧化铝模板法合成小尺寸聚苯胺纳米线[J]. 周剑章,董平,蔡成东,林仲华.  物理化学学报. 2004(11)



本文编号：3683128