金屬有機骨架化合物（MOFs）是一種具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的多孔材料,具有豐富的氧化還原活性位點,這些特性決定它具有極大的理論電化學(xué)容量。但是MOFs自身導(dǎo)電性、穩(wěn)定性差制約了它在儲能領(lǐng)域的應(yīng)用。本文在獲得穩(wěn)定的MOFs材料（NiBTC）的基礎(chǔ)上,采用復(fù)合導(dǎo)電聚合物的方式來改善MOFs的導(dǎo)電性,從而為MOFs應(yīng)用于電化學(xué)儲能材料提供實驗和理論參考。主要研究工作如下:（1）通過水熱法可控制備Ni-BTC材料,研究了水熱反應(yīng)時間等工藝參數(shù)對制備的Ni-BTC性能的影響。研究結(jié)果表明,隨水熱時間的增加,獲得的Ni-BTC的比容量在18 h最大。掃描電鏡（SEM）、吸附等溫（BET）表征結(jié)果表明,水熱反應(yīng)過程中,首先生成大量的Ni-BTC顆粒,然后隨著水熱時間繼續(xù)增加,Ni-BTC主體結(jié)構(gòu)會發(fā)生坍塌。電化學(xué)研究表明,水熱18 h制備的Ni-BTC比容量為677.59F/g（1A/g）,庫倫效率為82%。進一步研究發(fā)現(xiàn),環(huán)境濕度對Ni-BTC的電化學(xué)穩(wěn)定性有一定影響,EDS、XRD測試表明水分子吸附于Ni-BTC的表面,造成材料比表面積下降,容量降低到410 F/g（1 A/g）,倍率性能及庫倫效率均有一... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

MOFs材料結(jié)構(gòu)示意圖[16]

第一章緒論31.3導(dǎo)電聚合物簡介導(dǎo)電聚合物是一類具有導(dǎo)電性的高分子材料，它常常被用作超級電容器的電極材料。與活性炭和過渡金屬氧化物相比，它具有充放電時間短、環(huán)境友好等優(yōu)點。導(dǎo)電聚合物的高導(dǎo)電性來源于它的電化學(xué)或者化學(xué)摻雜，這是由于導(dǎo)電聚合物具有共軛π鍵，可通過“摻雜”引入的一對陰離子（p型摻雜）或者陽離子（n型摻雜）來使其具有半導(dǎo)體或者導(dǎo)體特性。另外，導(dǎo)電聚合物的可塑性比較強，密度也比較小，因此導(dǎo)電聚合物在柔性超級電容器和傳感器領(lǐng)域得到了廣泛的研究。圖1-2導(dǎo)電聚合物合成示意圖[35]在電化學(xué)領(lǐng)域，導(dǎo)電聚合物主要是作為贗電容的電極材料，其通過π共軛聚合鏈上的快速摻雜與脫摻雜來產(chǎn)生法拉第電容。根據(jù)導(dǎo)電聚合物的分子結(jié)構(gòu)，可以將導(dǎo)電聚合物分為復(fù)合型導(dǎo)電聚合物和本征型導(dǎo)電聚合物，本征型導(dǎo)電聚合物是聚合物本身經(jīng)過化學(xué)摻雜或者電化學(xué)摻雜具有導(dǎo)電性，而復(fù)合型導(dǎo)電聚合物是將聚合物與導(dǎo)電性物質(zhì)進行復(fù)合后才具有導(dǎo)電性。根據(jù)其導(dǎo)電機理的不同又可分為：電子導(dǎo)電聚合物和離子導(dǎo)電聚合物[17-19]，電子導(dǎo)電聚合物的載流子是自由電子或者空穴，離子型導(dǎo)電聚合物的載流子是正負離子。其中電子導(dǎo)電聚合物是本征型導(dǎo)電聚合物中種類最多、研究最早的一類導(dǎo)電材料，而超級電容器使用的導(dǎo)電聚合物大多數(shù)都屬于這一種,其中包括聚吡咯，聚噻吩和聚苯胺。因此我們這里重點介紹本征型電子導(dǎo)電聚合物材料的制備方法。電子導(dǎo)電聚合物的合成關(guān)鍵點在于形成共軛結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電聚合物的制備方法包括化學(xué)聚合和電化學(xué)聚合兩大類，化學(xué)聚合方法分為直接法和間接法[20]。如圖1-2所示，直接法是利用氧化劑直接引發(fā)單體聚合，生成導(dǎo)電高分子，同時進行共軛鏈上的摻雜。直接法的優(yōu)點是工藝簡單，條件可控，缺點則是需要特定

第一章緒論7料是金屬有機框架材料Ni-BTC和導(dǎo)電聚合物PEDOT。PEDOT具有導(dǎo)電性好，化學(xué)穩(wěn)定性強的優(yōu)點。因此，若將Ni-BTC與PEDOT復(fù)合，最后得到的復(fù)合材料可能同時具有它們兩者的優(yōu)點。將這種復(fù)合材料作為超級電容器電極材料，會增加超級電容器的儲能密度。圖1-3雙電層電容器工作原理圖[45]1.5.2本文主要研究內(nèi)容本論文實驗內(nèi)容主要包含以下幾個方面：（1）通過水熱法制備了MOFs電極材料Ni-BTC，對Ni-BTC的形貌，結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進行表征�？刂扑疅釙r間，做一組梯度實驗，將不同水熱時間生成的Ni-BTC做對比研究，探究水熱時間對Ni-BTC電化學(xué)性能的影響。然后將Ni-BTC放置一段時間后，測量它的電化學(xué)性能，探究它的電化學(xué)穩(wěn)定性。最后組裝柔性超級電容器。（2）對Ni-BTC進行改性，具體步驟是在Ni-BTC的制備過程中，加入疏水性材料，測試分析疏水性材料對它性能的影響。重點在于疏水性材料是否可以使Ni-BTC避免被水分子吸附，增強Ni-BTC的電化學(xué)穩(wěn)定性。最后將改性后的Ni-BTC作活性材料，制備了柔性超級電容器。（3）利用液相復(fù)合的方法復(fù)合制備了Ni-BTC/PEDOT復(fù)合材料，對復(fù)合材料的微觀形貌，分子組成進行了表征，最后研究了復(fù)合比例等工藝參數(shù)對其電化學(xué)性能的影響。最后將復(fù)合材料作為電極活性材料，制備了柔性超級電容器。


本文編號：2965403