碳納米管與聚苯胺及其復(fù)合材料在不同電解液中的性能研究.pdf

1、超級(jí)電容器是一種新型儲(chǔ)能元件，功能介于靜電電容器和二次電池之間。超級(jí)電容器的容量很高，它的能量密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)電容器，功率密度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于二次電池，在眾多科學(xué)領(lǐng)域具有廣闊和重要的應(yīng)用前景。本文中超級(jí)電容器的電極材料采用碳納米管(CNT)、聚苯胺(PANI)及聚苯胺/碳納米管(PANI/CNT)復(fù)合材料，利用熱重分析儀（TG-DTA），X射線衍射儀（XRD），掃描電子顯微鏡（SEM），比表面積儀（BET）等現(xiàn)代物理測(cè)試方法對(duì)制備的樣品進(jìn)行表

2、征，通過(guò)循環(huán)伏安法（CV）、恒流充放電法(CP）、交流阻抗法（EIS)等電化學(xué)性能測(cè)試研究了PANI及PANI/CNT復(fù)合材料的制備方法及后處理?xiàng)l件對(duì)電容特性的影響。同時(shí)研究了CNT、PANI和PANI/CNT復(fù)合材料在HQ(對(duì)苯二酚)氧化還原電解液中的電容性能。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.采用空氣活化后的活性碳納米管作為電極材料，分別在H2SO4、HQ/H2SO4、KOH、Na2SO4和(C2H5)4N(BF4)/乙腈五種電解液

3、中進(jìn)行電化學(xué)性能研究。研究表明，碳納米管在H2SO4、HQ/H2SO4溶液中的比電容分別為187Fg-1和380Fg-1，這主要是HQ(對(duì)苯二酚)提供了氧化反應(yīng)贗電容，大幅度提高了電容器的比電容。在KOH中獲得的比電容較好為198Fg-1。在Na2SO4和(C2H5)4N(BF4)/乙腈溶液中的比電容比較差，分別為140Fg-1、63Fg-1。
　　2.通過(guò)二氧化錳反應(yīng)模板法制備聚苯胺，以球狀二氧化錳為氧化劑，在酸性介質(zhì)下制得球狀

4、聚苯胺。通過(guò)正交試驗(yàn)法討論[H+](質(zhì)子濃度)、[An](苯胺濃度)、計(jì)量比(MnO2：苯胺)和反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)品電化學(xué)性能的影響。得出在[H+]=2mol L-1、[An]=0.2mol L-1、計(jì)量比(MnO2:An)=1:1，反應(yīng)溫度為0℃,反應(yīng)時(shí)間為10 h時(shí)得到直徑約為1um的納米球。研究了聚苯胺在H2SO4、0.4mol L-1 HQ/H2SO4電解液中的電化學(xué)性能，其中聚苯胺在H2SO4和0.4mol L-1 HQ/H2SO4

5、電解液中比電容量分別達(dá)到483F g-1、573F g-1，2000次循環(huán)充放電后，比電容分別保持為首次容量的38.4％和38.2%。
　　3.采用化學(xué)氧化聚合法制備PANI/CNT復(fù)合材料。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)研究分析出PANI與CNT的質(zhì)量比是影響復(fù)合材料比電容的主要因素。當(dāng)質(zhì)量比(An:CNT)=8:1,[H+]=1.5mol L-1、[An]=0.2mol L-1、反應(yīng)10h得到的產(chǎn)物在硫酸溶液中比電容最高為397 F g-1。研