本文關鍵詞：導電高分子氣凝膠的可控制備及性能研究

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【摘要】：本論文闡述了導電高分子氣凝膠及其復合氣凝膠的可控制備及性能研究。采用自組裝的方法,制備了聚苯胺氣凝膠;并以導電高分子為基礎,復合改性Hummers法制備的氧化石墨烯合成了導電高分子空心球/石墨烯二元復合氣凝膠以及聚吡咯/石墨烯/銀納米線三元復合氣凝膠,并通過一系列測試對聚苯胺氣凝膠和復合氣凝膠的物理化學性能及應用進行了研究。通過小分子氧化劑過硫酸銨的氧化作用,氧化聚合苯胺得到了自交聯(lián)的聚苯胺氣凝膠。通過SEM、TEM、XRD、Raman、UV-Vis以及氮氣吸脫附等測試方法對聚苯胺氣凝膠的微觀形貌和化學結構以及多孔性能進行了表征,結果表明自組裝是基于聚苯胺中苯環(huán)活性的鄰對位產生的側鏈、不同分子鏈之間的π-π相互作用和分子鏈的物理纏結產生的。應力應變測試結果表明聚苯胺氣凝膠具有一定的機械性能。同時對聚苯胺氣凝膠進行了超級電容器性能測試,表現出了較高的電化學儲能性能,在電流密度為1 A/g時,比電容高達750 F/g。利用氧化石墨烯為交聯(lián)體系,將氧化石墨烯和聚苯胺-聚吡咯空心球混合均勻后,采用抗壞血酸VC對氧化石墨烯進行還原,超臨界CO2干燥等步驟得到了聚苯胺-聚吡咯空心球/石墨烯二元復合氣凝膠,最后在氬氣氛圍中900℃碳化10小時得到了碳空心球/石墨烯二元復合氣凝膠。通過一系列的測試分析了復合氣凝膠的物理化學性能。結果表明復合氣凝膠具有較高的力學強度(楊氏模量可達1.83 MPa),并具有良好的電化學儲能特性,在電流密度為0.1 A/g時,比電容可達226.5 F/g,高于純的石墨烯氣凝膠和碳氣凝膠。以氧化石墨烯為表面活性劑,在其水溶液中加入銀納米線,隨后利用氧化石墨烯和吡咯之間的協(xié)同氧化還原反應得到了聚吡咯/石墨烯/銀納米線三元復合水凝膠,經過超臨界CO2干燥、空氣中180℃下處理2小時,得到了具有較高比表面積(774.5 m2/g)和較高導電率(15.4 S/m)的聚吡咯/石墨烯/銀納米線三元復合氣凝膠,并對復合氣凝膠的形貌、比表面積等進行了研究。以聚吡咯/石墨烯/銀納米線三元復合氣凝膠為電極,制備了熱電化學池,具有一定的電勢輸出(歸一化電流密度為0.121 A/m2*k,歸一化功率密度為0.121 mW/m2*k2)和能量轉化效率(相對能量轉化效率為0.08%)。
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O648.17

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本文編號：1179355