聚苯胺納米材料的電化學(xué)性能研究.pdf

1、超級電容器是一種介于傳統(tǒng)電容器和二次電池之間的一種新型能量存儲裝置，其主要優(yōu)點(diǎn)是高功率、長壽命，不足之處則是低能量密度，即較低的電容性能。超級電容器包括雙電層電容器和贗電容器。比起雙電層電容器來說，法拉第贗電容電容器具有更高的能量密度，但由于法拉第電容器充放電過程中發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，造成其循環(huán)性能較差。將雙電層電容材料和法拉第電容器材料復(fù)合，能在提高電容的同時(shí)改善循環(huán)性能，從而在整體上提高材料的電化學(xué)性能。聚苯胺是一種常見的P型導(dǎo)電聚

2、合物，具有較高的贗電容性質(zhì)。本文針對聚苯胺的較高贗電容及較低循環(huán)性能等特性，從兩方面進(jìn)行電容材料設(shè)計(jì)。一是通過化學(xué)嫁接的方法合成石墨烯-聚苯胺的二元復(fù)合材料，優(yōu)化復(fù)合材料的雙電層及贗電容的性質(zhì);二是以聚苯胺作為碳氮源，通過碳化形成含氮的碳材料。所得氮摻雜碳材料兼具贗電容及雙電層電容特性，能在保留碳材料的穩(wěn)定性的同時(shí)，獲得較高比容。本文主要內(nèi)容如下:
　　(1)將氨基化的石墨烯作為活性基質(zhì)，誘導(dǎo)苯胺在其表面的化學(xué)鍵合和聚合反應(yīng)，制備

3、出了a-G-PANI復(fù)合材料。聚苯胺的贗電容特性，石墨烯的良好導(dǎo)電性、高比表面積及兩者之間的共軛連接使之具有422F/g的比容，顯示出兩種組分對復(fù)合材料總體電容性能的協(xié)同作用。
　　(2)以聚苯胺纖維作為原料，通過碳化和活化制備出氮摻雜多孔碳材料。不同的活化溫度下得到的樣品的氮含量及電容特性也較大差別，其中，600℃活化樣品的贗電容性質(zhì)較明顯，在電壓范圍為-1-1V,電流密度為1A/g時(shí)比容可達(dá)273F/g，800℃活化樣品的碳化

4、程度更高，電壓范圍為-1-1V,電流密度為2A/g時(shí)，經(jīng)過1000個(gè)循環(huán)后，電容可保持99.4％。
　　(3)通過溫和的水相反應(yīng)，將Au前驅(qū)體引入介晶氧化亞銅空心納米立方，合成了Cu2O-Au復(fù)合物，所形成的金納米顆粒提高了復(fù)合物對葡萄糖氧化的電化學(xué)活性。合成Cu2O-Au復(fù)合物的非酶電流生物傳感器表現(xiàn)出較高的靈敏度(55.89mA/mM)，較寬的線性范圍寬（0.5μM到0.5mM，相關(guān)系數(shù)0.9993），較低檢出限低(2.05μ