以苯胺為單體,硫酸和磺基水楊酸進(jìn)行復(fù)合摻雜,電化學(xué)聚合導(dǎo)電聚苯胺,采用正交設(shè)計(jì)優(yōu)化聚苯胺正極材料的制備工藝。采用X射線衍射、傅里葉紅外光譜對(duì)導(dǎo)電聚苯胺電極進(jìn)行了研究與表征,結(jié)果表明大分子基團(tuán)的加入進(jìn)一步增大了聚苯胺分子鏈的離域程度,提高了導(dǎo)電性;采用掃描電鏡,電化學(xué)測(cè)試以及組成電池放電對(duì)電極表征,結(jié)果表明聚苯胺正極的最佳制備工藝條件為添加12%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的二氧化錳,導(dǎo)電劑使用碳納米管,電極制作方式采用包網(wǎng)模式,壓制電極的壓力為12 MPa,與鎂合金組成海水電池,以25 mA/cm²恒電流放電,比能量為108 mWh/g。聚苯胺與二氧化錳復(fù)合使得電極的放電性能得到顯著提高,電極放電比能量與氯化銀電極持平。 

【文章來(lái)源】：電源技術(shù). 2020,44(01)北大核心

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【部分圖文】：

圖１?Ｈ＾ＣＶＳＳＡ摻雜ＰＡＮＩ粉末的ＸＲＤ圖??２．２．２ＦＴＩＲ?分析??采用ＫＢｒ壓片法，在４?０００？４００?ｃｍ－１范圍內(nèi)測(cè)試混合酸??

２．５６°、２５．３４°處出現(xiàn)的衍射峰對(duì)應(yīng)聚苯胺晶體結(jié)??構(gòu)。分析結(jié)果表明：不同于非晶態(tài)的本征態(tài)聚苯胺，復(fù)合酸摻??雜的導(dǎo)電ＰＡＭ有了一定的結(jié)晶度，質(zhì)子酸摻雜能夠増加分子??鏈的柔性，大分子體積的磺基水楊酸更有利于分子鏈的伸展??和電荷的離域化，促進(jìn)載流子的躍遷，增加聚苯胺的導(dǎo)電性＇??而且晶態(tài)結(jié)構(gòu)也更有利于電子在分子鏈上的移動(dòng)，使其導(dǎo)電??性增加，因此聚苯胺可以作為電極活性物質(zhì)用在海水電池的??正極上。??１２００??２．３?ＰＡＮＩ電極性能??２．３．１ＳＥＭ?分析??圖３為最優(yōu)工藝條件下制備聚苯胺電極放電前、后的微??觀形貌。制備電極中的ＰＡＮＩ呈球形，顆粒非常細(xì)致均勻，形成??單位體積內(nèi)電極活性物質(zhì)的表面積大且孔隙多，在微粒間允??許電解液滲人的毛細(xì)通道多，有利于電解液的吸附；圖３（ａ）？??（ｂ沖分布在表面比較亮且不規(guī)則的顆粒是Ｍｎ０２，這樣的結(jié)構(gòu)??增大了材料的粗糖度與比表面積。壓制后的電極堆積緊密，結(jié)??構(gòu)較致密結(jié)實(shí)，但是壓力過(guò)大會(huì)導(dǎo)致電極過(guò)于密實(shí)，造成電解??液無(wú)法深人電極內(nèi)層，抑制活性物質(zhì)的反應(yīng)。而由圖３㈦？（ｄ）??可知，放電后的正極材料中的ＰＡＭ和Ｍｎ０２的明暗度區(qū)別不??大，說(shuō)明放電過(guò)程中Ｍｎ０２并沒(méi)有參加反應(yīng)，主要是起到穩(wěn)定??劑的作用，減弱電極的極化，而參與反應(yīng)的聚苯胺由于脫摻雜??變成了本征態(tài)聚苯胺，導(dǎo)電性能差，使得電極的反應(yīng)難以深人。??圖３?最優(yōu)條件下制備電極放電前［（ａ）?￣?（ｂ）】和??放電后［（ｃ）?￣?（ｄ）】的微觀形貌??２．３．２電化學(xué)性能分析??圖４為最佳工藝條件下制備的電極（ＰＣＭ電極）和不含添??加劑制備的純聚苯胺電極（Ｐ電極）的極化曲線，由極化曲線

致密結(jié)實(shí)，但是壓力過(guò)大會(huì)導(dǎo)致電極過(guò)于密實(shí)，造成電解??液無(wú)法深人電極內(nèi)層，抑制活性物質(zhì)的反應(yīng)。而由圖３㈦？（ｄ）??可知，放電后的正極材料中的ＰＡＭ和Ｍｎ０２的明暗度區(qū)別不??大，說(shuō)明放電過(guò)程中Ｍｎ０２并沒(méi)有參加反應(yīng)，主要是起到穩(wěn)定??劑的作用，減弱電極的極化，而參與反應(yīng)的聚苯胺由于脫摻雜??變成了本征態(tài)聚苯胺，導(dǎo)電性能差，使得電極的反應(yīng)難以深人。??圖３?最優(yōu)條件下制備電極放電前［（ａ）?￣?（ｂ）】和??放電后［（ｃ）?￣?（ｄ）】的微觀形貌??２．３．２電化學(xué)性能分析??圖４為最佳工藝條件下制備的電極（ＰＣＭ電極）和不含添??加劑制備的純聚苯胺電極（Ｐ電極）的極化曲線，由極化曲線計(jì)??算得出的兩個(gè)電極的交換電流密度分別為８．５ｘ?１（Ｔ２和１．４ｘ??ｌ（Ｔ２ｍＡ／ｃｍ２，極化率分別為０．３８７和０．４０１。ＰＣＭ電極的交換??電流密度是Ｐ電極的６倍，ＰＣＭ電極的陰極塔菲爾斜率也小??于Ｐ電極。交換電流密度越大，表明反應(yīng)速度大；極化率越小，??說(shuō)明反應(yīng)所受的阻力越小，越有利于電極反應(yīng)的進(jìn)行。這是由??于導(dǎo)電劑的加入減小了電極電阻，能夠促進(jìn)深層的聚苯胺參??與反應(yīng)；同時(shí)Ｍａ０２作為穩(wěn)定劑減小了電極的極化，抑制了氫??氣的反應(yīng)過(guò)早出現(xiàn)，消除了阻礙電極反應(yīng)不利的因素，從而促??進(jìn)了電極反應(yīng)的進(jìn)行，提高電極反應(yīng)速度。??圖４?聚苯胺電極極化曲線??６０??４?０００?３?０００?２?０００?１０００?０??波數(shù)／ｃｍ＿１??圖２?Ｈ２ＳＯ／ＳＳＡ摻雜ＰＡＮＩ粉末的紅外光譜圖??１０?２０?３０?４０?５０?６０?７０?８０??２?沒(méi)／（。）??圖１?Ｈ＾ＣＶＳＳＡ摻雜ＰＡＮＩ粉末的ＸＲＤ圖??２．２．

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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