导电聚合物介观网络结构及超级电容器应用研究

发布时间：2024-10-04 21:50

　　导电聚合物由于其较高的导电率和独特的电化学性质而引起了相当大的关注。它们可以用作制备高导电性高性能器件,包括超级电容器、电化学传感器和生物传感器。然而,缺乏可靠的制备方法以及加工方法严重限制了导电聚合物的广泛应用。构筑基于聚吡咯、聚苯胺和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)等聚合物的介观网络结构,能提供快速电荷传输和物质扩散。但是,包括聚吡咯和聚苯胺等在内的导电高分子不溶于水和大多数有机溶剂,因此其介观结构非常难于加工,也难以利用原位聚合方式实现。本论文报道了一种新颖、可持续的调控导电聚合物微观结构的方法,可以获得二维致密及三维多孔纯导电聚合物介观网络结构。首先,我们使用五氧化二钒溶胶作为氧化剂和牺牲模板,获得具有1 wt%的低临界凝胶浓度的聚苯胺水凝胶,其拥有超薄聚苯胺纳米线相互缠绕形成的三维介观网络结构。这种能自支撑的聚苯胺水凝胶可被用作超级电容器电极,在2 A g-1时具有636 F g-1的大比电容和10,000次循环后电容保持率为83.3%的高循环稳定性。这种方法也可用于制备其他聚合物水凝胶,包括聚吡咯和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)。在论文的第二部分,我们在各类平面和曲面基底上涂覆五氧化二...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２合成导电聚合物水凝胶的传统方法［１］

硬模板法师传统的合成导电聚合物水凝胶的方法之一，具体包括在将单体在用作模??板的非导电水凝胶基质中进行化学聚合、导电聚合物与非导电聚合物的共聚和交联导??电聚合物如?ＰＥＤＯＴ或掺杂?Ｆｅ３＋和?Ｍｇ２＋的?ＰＥＤＯＴ：?？５５１１３’５（）’５１】。如图１－３，２１１３〇等［２....

图1召传统硬模板法制备三维水凝胶示意图[9]

２．２软模板法??一种制备ＣＰＨ的常用方法是使用具有微纳结构的软模板（图１－２中的路线２），??方法的最大优点是可以显着增加聚合物的比表面积，具体方法是首先将水凝胶／纳结构模板中，之后除去模板，其次将ＣＰ单体在水凝胶内聚合形成ＣＰＨ，这的最大优点是容易控制聚合物水凝胶的微观结构，....

图１－４?（ａ）凝胶化ＰＡＮＩ水凝胶的３Ｄ微结构的示意图，其中植酸起到掺杂剂和交联??剂的作用

ｋＭｏｎ＜Ｍ＾ＨｉＳＢＳＳｒｅｒｉｚａｔ??ｉ＊??图１－３传统硬模板法制备三维水凝胶示意图［９］。??１．２．２．２软模板法??另一种制备ＣＰＨ的常用方法是使用具有微纳结构的软模板（图１－２中的路线２），??这种方法的最大优点是可以显着增加聚合物的比表面积，具体方法是首先将水凝....

图１－５?（ａ）空心球结构ＰＰＹ的结构弹性的示意图

ｊ??ＲｃＵｔｉｖｅ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?／?Ｐ／Ｐｑ?；??图１－４?（ａ）凝胶化ＰＡＮＩ水凝胶的３Ｄ微结构的示意图，其中植酸起到掺杂剂和交联??剂的作用。（ｂ）?ＰＡＮＩ水凝胶的照片。（ｃ）显示树状ＰＡＮＩ纳米纤维的互连网络的??ＳＥＭ图像。（ｄ）?ＰＡＮＩ水凝胶的ＡＦＭ图像。....

本文编号：4007183