發(fā)布時(shí)間：2020-05-04 20:21

【摘要】：導(dǎo)電聚合物作為一類重要的超級(jí)電容器材料,具有原料易得,性能優(yōu)異等特點(diǎn),是這個(gè)領(lǐng)域的熱點(diǎn)材料。其中聚苯胺(Polyaniline,PANI)以其合成簡(jiǎn)單、高導(dǎo)電和高比容等優(yōu)點(diǎn)成為最受關(guān)注的導(dǎo)電聚合物之一。但是,由于結(jié)構(gòu)失穩(wěn)導(dǎo)致其循環(huán)穩(wěn)定性較差,嚴(yán)重限制了其發(fā)展。因此,提高PANI長(zhǎng)期循環(huán)過(guò)程中的穩(wěn)定性是當(dāng)前研究的主要挑戰(zhàn)。作為一種智能材料,基于可逆氫鍵作用的自修復(fù)聚合物(Self-healing polymer,SHP)能夠修復(fù)結(jié)構(gòu)性損傷,減少由于PANI體積變化和結(jié)構(gòu)損傷引起的電子接觸損失。因此本文采用自修復(fù)的方法并結(jié)合結(jié)構(gòu)調(diào)控的策略來(lái)提高PANI的循環(huán)壽命,取得的主要成果如下:1.通過(guò)將PANI與氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)復(fù)合來(lái)增強(qiáng)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,并添加SHP來(lái)重建PANI納米結(jié)構(gòu)與電極之間的接觸,提高PANI全固態(tài)超級(jí)電容器的循環(huán)穩(wěn)定性。2.以二聚苯胺(Aniline dimer,AD)為前驅(qū)體合成了苯胺四聚物(Aniline Tetramer,AT)與GO的復(fù)合材料(AT-GO)。由于SHP的自修復(fù)作用,基于AT-GO的器件表現(xiàn)出非常好的循環(huán)穩(wěn)定性,9000次循環(huán)后電容保持率高達(dá)97.5%,在0.5 A g~(-1)時(shí)獲得高達(dá)143.2 F g~(-1)的器件比電容,表現(xiàn)了良好的電化學(xué)性能。3.以PANI和碳納米管(carbon nanotube,CNT)制備合成了PANI-CNT復(fù)合材料,該電極材料在三電極測(cè)試系統(tǒng)中,展現(xiàn)出了較為優(yōu)異的超電容性能。以PANI-CNT為活性物質(zhì)并組裝成柔性器件,表現(xiàn)了良好的柔性與電容性能。本文提出的使用SHP和縮短聚合物鏈長(zhǎng)來(lái)提高電化學(xué)穩(wěn)定性的新策略,以及柔性超級(jí)電容器相關(guān)的研究,為提高PANI穩(wěn)定性提供了新的參考方法,并對(duì)其實(shí)際應(yīng)用有重要意義。
【圖文】：

錳復(fù)合石墨烯80%.4.1 原位化學(xué)聚合法原位化學(xué)聚合法是制備聚苯胺/氧化石墨烯復(fù)合材料最常用的方法之一，如本實(shí)驗(yàn)中，以過(guò)硫酸銨（APS）作為氧化劑，加入到氧化石墨烯和苯胺的復(fù)合液中，氧化石墨烯通過(guò)與聚苯胺之間的共價(jià)鍵或者非共價(jià)鍵相結(jié)合，引發(fā)原位合，得到聚苯胺/氧化石墨烯復(fù)合材料。此方法在文獻(xiàn)中報(bào)道較多，實(shí)驗(yàn)工藝為成熟，具有工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)物穩(wěn)定易處理的優(yōu)點(diǎn)，但是與此同時(shí)，此方法反應(yīng)間要求較長(zhǎng)，尤其是當(dāng)聚苯胺和氧化石墨烯是通過(guò)共價(jià)鍵作用相結(jié)合時(shí)，制備程更加嚴(yán)格，且對(duì)反應(yīng)條件的要求也更高，這也限制了原位聚合法在某些特殊件下的應(yīng)用。圖 1.1 為 Gao 等人通過(guò)簡(jiǎn)單的原位化學(xué)聚合法[54]，控制反應(yīng)條件聚苯胺納米線陣列生長(zhǎng)在石墨烯薄膜表面，并以此復(fù)合材料為基礎(chǔ)制得了具有比容量的超級(jí)電容器。

合肥工業(yè)大學(xué)專業(yè)碩士研究生學(xué)位論文膜的過(guò)程[55]，在苯胺的 H2SO4溶液中直接以石作為對(duì)電極，在恒定電壓的條件下，直接在工作/石墨紙的復(fù)合薄膜材料。這種方法得到的材料電極材料，而不需要在其中添加粘結(jié)劑或?qū)щ妱┒壬蠝p小了內(nèi)部電阻，，提高了電導(dǎo)率，因此該方
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM53

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本文編號(hào)：2648940