二氧化錳-聚吡咯復合材料的制備和電化學性能研究.pdf

1、近十多年來，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的石油化工能源的新能源技術(shù)得到了越來越多的重視。超級電容器作為一種具有充放電速度快、環(huán)境零污染、超長循環(huán)壽命等優(yōu)點的新型儲能器件，對解決能源匱乏和環(huán)境污染等現(xiàn)實問題具有重要的意義。導電聚合物聚吡咯制備簡便，具有良好的電化學活性，而金屬氧化物二氧化錳廉價，儲量豐富，比容量高。因此二者結(jié)合的復合材料在超級電容器中具有廣闊的應用前景。
　　 本論文以聚吡咯和二氧化錳材料為研究對象，采用原位合成技術(shù)研究了聚吡咯單體和

2、聚吡咯/二氧化錳復合材料的形貌，制備方法及其電化學性能，利用XRD，F(xiàn)T-IR，SEM，TEM等手段，表征了所制備材料的形貌和結(jié)構(gòu)。并在探討了制備材料生長機理的基礎(chǔ)上，研究了制備材料的電化學性質(zhì)。
　　 二氧化錳是一種資源豐富的過渡金屬氧化物，其在超級電容器中具有較強的應用潛力，但目前該材料的性能尚需要進一步改進。本論文旨在探索二氧化錳與導電聚合物聚吡咯的復合技術(shù)及復合材料用于超級電容器的電化學性能，具體的實驗工作如下：

3、　　 (1)聚吡咯合成條件的研究。采用低溫水熱法，以三氯化鐵和吡咯為原料，分別在水溶液和有機溶液中合成了納米級的PPy粒子，并考察了最優(yōu)的合成工藝，該法步驟簡便、價格低廉、污染小。采用循環(huán)伏安、恒流充放電、電化學阻抗研究了電極的電化學性能。表明納米級的PPy粒子比電容較好。
　　 (2)水相原位合成技術(shù)制備二氧化錳與聚吡咯復合材料。以KMnO4，F(xiàn)eCl3，MnSO4·H2O和Py為原料，采用化學原位聚合法，合成二氧化錳/聚吡

4、咯復合材料。采用X射線衍射(XRD)、紅外光譜(FTIR)、場發(fā)射掃描式電子顯微鏡(FE-SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)分析了MnO2/PPy的形貌和結(jié)構(gòu)。通過電化學測試，結(jié)果表明，MnO2/PPy復合材料為無定型結(jié)構(gòu)，粒徑在50～100 nm。當MnO2的質(zhì)量比為30.86％時，MnO2/PPy復合材料的比電容達206.61 F·g-1，400次循環(huán)后衰減約20％，有一定的容量保持能力。另外，MnO2/PPy復合材料的循環(huán)伏安曲線

5、表現(xiàn)出良好矩型特征，充放電曲線表現(xiàn)出典型的電容行為。
　　 (3)復合溶劑相原位合成二氧化錳與聚吡咯復合材料。探索了有機溶劑與水共存對復合材料性能的影響。結(jié)果表明，采用25％的二乙二醇丁醚溶劑作為電解液，相同的化學原位氧化聚合的方法在有機溶液體系中制備了聚吡咯/二氧化錳納米復合材料。結(jié)果顯示，有機電解質(zhì)中合成的MnO2/PPy復合材料比水溶液得到的材料粒徑更小，粒徑在20 nm左右，分布更均勻，比電容達328.37 F·g-1。