基于咔唑-EDOT基团的超级电容器电极材料的制备与性能研究

发布时间：2023-04-16 22:16

　　超级电容器作为目前主要储能元件之一,区别于传统电容器和电池,它有其特有的优势:容量大、功率密度高、寿命长。超级电容器主要分为双电层电容器和赝电容器。区别于双电层电容器电极材料,导电聚合物作为赝电容器的主要电极材料之一,因其存在氧化还原反应而具有较高的比容量。同时导电聚合物凭借着电导率高、成本低廉、环保的特点在众多电极材料中备受青睐。因此我们选取导电聚合物作为研究的基础。但影响其生产使用的因素有稳定性差,能量密度有较大提升空间等,距离实际生产使用还有较长距离。本文以提升超级电容器比容量和循环稳定性为出发点,设计并合成以咔唑-EDOT为共轭聚合物骨架的聚合物材料,探索不同基团的引入对其电化学性能的影响,并通过与活性炭复合制备复合材料,研究对其循环稳定性的影响。主要研究内容如下:(1)设计以咔唑-EDOT为骨架上在其侧链分别接上苯硝基、蒽醌基团,成功合成咔唑-EDOT衍生物ECz E、ECz NO₂E、ECz AQE,并用电化学聚合的方法制备了其均聚物。通过SEM表征,PECz E的颗粒更为细小,分散性更好。经计算可得PECz E的b值为0.95,属于明显的电容行为。而...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 超级电容器简介
        1.2.1 超级电容器发展历程
        1.2.2 超级电容器的组成和分类
        1.2.3 超级电容器工作原理
        1.2.4 超级电容器的应用
    1.3 超级电容器的电极材料
        1.3.1 碳基材料
        1.3.2 过渡金属氧化物
        1.3.3 导电聚合物
    1.4 咔唑及其衍生物的发展
        1.4.1 咔唑简介
        1.4.2 咔唑聚合物的电化学机理及研究现状
    1.5 导电聚合物/无机物复合材料
    1.6 导电聚合物的制备方法
        1.6.1 化学聚合法
        1.6.2 电化学聚合法
    1.7 选题的目的和意义
第二章 基于咔唑-EDOT结构的导电聚合物的制备及其电化学性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验药品和试剂
        2.2.2 实验主要仪器
        2.2.3 单体的合成
        2.2.4 聚合物材料的制备及其电化学性能测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 聚合物材料的电化学聚合及电化学性质
        2.3.2 聚合物材料的结构表征
        2.3.3 聚合物材料的形貌表征
        2.3.4 聚合物材料的电化学测试
        2.3.5 不同电流密度下聚合物材料的恒电流充放电测试
        2.3.6 聚合物材料PECz AQE的 n掺杂测试
        2.3.7 聚合物材料循环稳定性测试
    2.4 本章小结
第三章 活性炭-咔唑类聚合物复合材料的制备及电化学性能的研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验药品和试剂
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 泡沫镍基活性炭/聚合物PECzE复合材料的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 复合物材料的电化学聚合表征
        3.3.2 复合物材料的形貌表征
        3.3.3 复合物材料的红外光谱表征
        3.3.4 复合物材料的电化学性能表征
        3.3.5 不同电流密度下复合物材料的恒电流充放电测试
        3.3.6 复合物材料的循环稳定性测试
        3.3.7 复合物材料的交流阻抗测试
    3.4 本章小结
第四章 主要结论及创新点
    4.1 主要结论
    4.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
    1 作者简历
    2 发明专利
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本文编号：3791986