介孔碳及聚吡咯-介孔碳復(fù)合材料的制備和電化學(xué)性能研究.pdf

1、介孔碳材料具有獨(dú)特的孔結(jié)構(gòu)、較大的孔隙容積和耐腐蝕性等性質(zhì)，在許多材料應(yīng)用領(lǐng)域都占據(jù)一定地位，例如儲氫、催化、吸附以及能量儲存，并且介孔碳材料的大比表面積和特定的孔徑尺寸，使其在雙電層電容器方面也具有一定的應(yīng)用前景。聚吡咯因其固有的導(dǎo)電性和氧化還原性而作為一個(gè)潛在的能量存儲材料已被廣泛研究。在介孔碳上負(fù)載聚吡咯，可以開發(fā)得到一種新型聚吡咯/介孔碳功能復(fù)合材料，該復(fù)合材料兼具聚吡咯和介孔碳兩種材料的優(yōu)良性能，在超級電容器領(lǐng)域中具有重要的潛

2、在應(yīng)用價(jià)值。
　　 本論文選用原位聚合法制備聚吡咯/埃洛石(PPy/HNTs)復(fù)合物，并在此基礎(chǔ)上制備碳/埃洛石(C/HNTs)復(fù)合物;采用硬模板合成法制備介孔碳(MC)材料;隨后以介孔碳為基底材料，制備出聚吡咯/介孔碳(PPy/MC)復(fù)合材料。
　　 首先，以吡咯為單體，過硫酸銨為氧化劑，通過原位化學(xué)氧化聚合的方法制備聚吡咯/埃洛石復(fù)合物，高溫碳化后得到碳/埃洛石復(fù)合物。通過X射線粉末衍射(XRD)、傅里葉變換紅外光譜

3、(FT-IR)、場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)等測試方法對樣品的結(jié)構(gòu)、組成和微觀形貌進(jìn)行了表征;采用循環(huán)伏安的方法測試了碳/埃洛石復(fù)合材料的電化學(xué)性能。結(jié)果顯示，碳/埃洛石復(fù)合材料具有管狀結(jié)構(gòu)，在KOH電解質(zhì)溶液中顯示出較好的電容特性。
　　 其次，以埃洛石為模板，聚吡咯為碳源，采用硬模板合成法制備介孔碳材料，通過X射線粉末衍射分析儀(XRD)，傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)，場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)，透射電

4、子顯微鏡(TEM)等分別對介孔碳材料的結(jié)構(gòu)、組成和形貌進(jìn)行測試;采用N2吸附/脫附儀測定介孔碳材料的比表面積(BET);采用循環(huán)伏安法(CV)對介孔碳材料進(jìn)行電化學(xué)性能測試。結(jié)果表明介孔碳具有規(guī)整的管狀結(jié)構(gòu)，管的內(nèi)徑約30nm，壁厚約5nm;比表面積為437m2/g。介孔碳材料在6mol/LKOH電解質(zhì)溶液中顯示出雙電層電容的性質(zhì)，掃描速度為1mV/s時(shí)介孔碳材料的質(zhì)量比電容為108F/g。
　　 最后，選用吡咯為聚合單體，以介

5、孔碳為基底材料，在原位化學(xué)氧化聚合的條件下，分別以真空吸附法和溶液法制備出了聚吡咯/介孔碳復(fù)合材料(PPy/MC)。通過X射線粉末衍射(XRD)、傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)、場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)等表征手段對聚吡咯/介孔碳復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)、組成和微觀形貌進(jìn)行了分析;采用循環(huán)伏安的方法測試了聚吡咯/介孔碳復(fù)合材料的電化學(xué)性能。結(jié)果表明，真空吸附法和溶液法制備的聚吡咯/介孔碳復(fù)合材料分別具有管狀和棒狀結(jié)構(gòu)，聚吡咯/介孔碳復(fù)