碳基導電高分子復合材料的合成及其電化學性能研究.pdf

1、碳材料具有特殊的物理和化學性能，因此該材料在能量轉換和儲存方面發(fā)揮著越來越重要的作用。以碳基導電高分子材料為超級電容器的基體材料，通過不同的方法合成了聚苯胺/碳納米管的復合材料、多孔碳化聚苯胺涂層的多壁碳納米管和PANI/MWNTs/NiO復合材料。此外，對它們的電容性能進行了研究和總結，其結果如下：
　　 一、具有針刺狀聚苯胺納米纖維形貌的聚苯胺/碳納米管復合材料的制備及其性能研究：該復合材料通過原位聚合進行合成，結果顯示多壁

2、碳納米管表面完全被聚苯胺包覆，聚苯胺納米纖維的直徑為15 nm，長為50 nm。它們的形貌和表面結構通過SEM、TEM、FT-IR以及XRD等進行表征。另外，它們的電容性能通過恒流充放電進行了測試，結果顯示聚苯胺/碳納米管復合材料在1M H2SO4電解液中擁有256 F/g的比電容。當刺狀的PANUMWNTs納米復合材料與氧化石墨烯或還原氧化石墨烯混合應用在超級電容器的電極上時，極大的提高了超級電容器的電容性能，因此這些復合材料作為碳基

3、電極材料在超級電容器的電極材料中具有潛在的應用價值。
　　 二、多孔碳化聚苯胺包覆的碳納米管電極材料的制備及性能研究：先通過原位聚合使聚苯胺包覆在多壁碳納米管的表面，然后在800℃碳化而成。該材料的形貌、表面結構以及比表面積可以通過TEM、XRD、XPS和N2吸附-脫附等曲線來表征。從結果可以看出，多壁碳納米管表面被碳化的聚苯胺層完全包覆且極大的提高了該材料的比表面積。此外，該材料的電化學性能還利用循環(huán)伏安和恒流充放電法進行了探

4、究。結果顯示，與原始多壁碳納米管電極材料的電容(20F/g)相比，該材料的比電容達到了209 F/g。但是當碳化的PANI/MWNTs與氧化石墨烯或還原氧化石墨烯混合后，它們形成的復合電極材料比電容明顯下降。可能的原因是原來的C-PANI/MWNTs高比表面因氧化石墨烯或還原氧化石墨烯的加入使其下降，盡管導電性有所增強，但是總的因素導致比電容下降。
　　 三、碳化PANI/MWNTs/NiO納米復合材料的制備：該材料先通過原位聚

5、合制備PANI/MWNTs納米復合材料，制備的該復合材料浸泡在氯化鎳的飽和溶液中，然后抽濾、洗滌后在100℃真空干燥箱中干燥，最后將干燥樣品在800℃條件下通氬氣退火2 h即得到需要的樣品。該樣品的形貌和表面結構可以通過TEM、XRD以及N2吸附-脫附等溫線來表征。除此之外，還利用恒流充放電對其電化學性能進行了分析，結果顯示該材料的比電容不理想，在1 mol/L KOH電解液中只有37 F/g，可能是因NiO的電導率較差，使得該材料作為