本文關(guān)鍵詞：基于導(dǎo)電聚合物的超級電容器電極材料的制備及性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：超級電容器是一種新型的儲能元件,它具有比傳統(tǒng)電容器更高的能量密度以及比電池更高的功率密度。電極材料是決定超級電容器綜合性能的最主要因素。導(dǎo)電聚合物材料具有制備工藝簡單、成本較低、比容量較高和環(huán)境友好等優(yōu)點,因而引起了研究人員的廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)的化學(xué)氧化法和電化學(xué)合成法較難實現(xiàn)導(dǎo)電聚合物材料的大產(chǎn)量制備,其制備過程中存在的眾多影響因素,也較大地影響了材料的性能,限制了導(dǎo)電聚合物的應(yīng)用范圍。本論文采用界面聚合法、微乳液法制備了一系列導(dǎo)電聚合物材料,并對其形貌、結(jié)構(gòu)以及電化學(xué)性能進(jìn)行了測試并分析。具體研究內(nèi)容如下:(1)采用簡單的有機相/水相界面合成法,通過控制水相中CTAB的濃度,成功制備了不同形貌的PPy材料,并研究了其電化學(xué)性能的差異。結(jié)果表明,通過有效控制水相中CTAB的濃度為12.500 mmol L-1時,可以得到相互纏繞的超長納米線/納米球型復(fù)合結(jié)構(gòu)的PPy材料。相比其他形貌的PPy材料,這種特殊結(jié)構(gòu)的PPy材料電化學(xué)性能更好,在電流密度為0.3 A g-1時,比電容可達(dá)328.7 F g-1;在電流密度為1.0 A g-1時,經(jīng)過600次充放電循環(huán)后,容量保持率達(dá)75.7%。(2)采用SDBS/正丁醇/正己烷/水微乳液體系制備了納米粒徑的PPy材料,分別研究其在濃度均為1.0 mol·L-1的H2SO4、Na2SO4和KCl電解液中的電化學(xué)性能差異。結(jié)果表明,所制備的PPy材料在1.0 mol·L-1H2SO4電解液中的比電容最大,在電流密度1.0 A g-1時達(dá)到329.0 F g-1,遠(yuǎn)高于在Na2SO4和KCl電解液中的比電容(156.6 F g-1和153.2 F g-1)。電極循環(huán)穩(wěn)定性測試表明,在充放電電流密度為1.0A g-1時,經(jīng)過500次充放電循環(huán)后,PPy材料在H2SO4電解液中衰減較為明顯,比電容降至146.0 F g-1,容量保持率僅為44.4%,而在Na2SO4和KCl電解液中,PPy材料在循環(huán)前后容量保持率分別為98.1%和96.7%。(3)采用有機相/水相/有機相三相界面法,避免傳統(tǒng)制備導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料的冗長步驟,一步法成功制備了具有核/殼結(jié)構(gòu)的PPy/PANI復(fù)合材料。采用SEM、TEM、XRD、FTIR等測試手段對所制備材料的形貌進(jìn)行表征;通過循環(huán)伏安、計時電位和電化學(xué)交流阻抗法對所制備的復(fù)合材料的電化學(xué)性能進(jìn)行表征。結(jié)果表明,三相界面法制備的PPy/PANI復(fù)合材料有效地保存了單獨PPy和PANI的原始形貌,在界面熱能的驅(qū)動作用下,納米尺度的PANI粒子均勻的附著在PPy微球表面,形成一種納/微分級超結(jié)構(gòu)。PPy/PANI復(fù)合材料的比電容在電流密度1.0 A g-1時達(dá)到348.5 F g-1,高于PPy(145.0 F g-1)和PANI(290.3 F g-1)。通過比較電極材料的結(jié)構(gòu)、尺寸和形貌對其電化學(xué)性能的影響,同時研究電極材料在不同電解液中的電化學(xué)行為,為導(dǎo)電聚合物材料的制備、超級電容器電解液的選擇提供了更廣闊的思路。
【關(guān)鍵詞】：超級電容器 導(dǎo)電聚合物 界面反應(yīng) 微乳液法 比電容
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O646.54;TM53
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 1 緒論12-32
• 1.1 引言12
• 1.2 超級電容器簡介12-21
• 1.2.1 超級電容器分類12-16
• 1.2.2 超級電容器結(jié)構(gòu)16-18
• 1.2.3 超級電容器特點18-20
• 1.2.4 超級電容器應(yīng)用領(lǐng)域20-21
• 1.3 超級電容器電極材料研究進(jìn)展21-28
• 1.3.1 碳材料21-24
• 1.3.2 金屬氧化物24-26
• 1.3.3 導(dǎo)電聚合物26-28
• 1.4 本課題研究意義28-29
• 1.5 本課題選題依據(jù)29-30
• 1.6 本課題研究目的和研究內(nèi)容30-31
• 1.6.1 研究目的30
• 1.6.2 研究內(nèi)容30-31
• 1.7 本課題創(chuàng)新點31-32
• 2 實驗原理及方法32-40
• 2.1 主要試劑和儀器設(shè)備32-33
• 2.1.1 主要試劑32-33
• 2.1.2 主要儀器設(shè)備33
• 2.2 材料表征33-34
• 2.2.1 場發(fā)射掃描電子顯微分析33-34
• 2.2.2 透射電子顯微分析34
• 2.2.3 傅立葉紅外光譜分析34
• 2.2.4 X射線衍射分析34
• 2.3 超級電容器電極制備和電化學(xué)性能測試34-40
• 2.3.1 電極制備34-35
• 2.3.2 電化學(xué)性能測試35-40
• 3 界面法制備形貌可控的PPY材料的研究40-53
• 3.1 引言40-41
• 3.2 實驗部分41-43
• 3.2.1 不同形貌的PPy電極材料的制備41-42
• 3.2.2 材料的結(jié)構(gòu)和形貌表征42
• 3.2.3 電極制備和電化學(xué)性能測試42-43
• 3.3 結(jié)果與討論43-52
• 3.3.1 電極材料的FTIR分析43-44
• 3.3.2 電極材料的SEM分析44-46
• 3.3.3 電極材料的TEM分析46-47
• 3.3.4 PPy納米線的形成機理分析47-48
• 3.3.5 電極的CV分析48-49
• 3.3.6 電極的充放電性能分析49-51
• 3.3.7 電極的EIS分析51-52
• 3.4 本章小結(jié)52-53
• 4 微乳液法制備PPY材料及其在不同電解液中的電容性能研究53-67
• 4.1 引言53-54
• 4.2 實驗部分54-57
• 4.2.1 微乳液法制備PPy電 極材料54-55
• 4.2.2 材料的結(jié)構(gòu)和形貌表征55
• 4.2.3 電極制備和電化學(xué)性能測試55-57
• 4.3 結(jié)果與討論57-66
• 4.3.1 電極材料的FTIR分析57
• 4.3.2 電極材料的XRD分析57-58
• 4.3.3 電極材料的SEM分析58-59
• 4.3.4 電極在不同電解液中的CV分析59-61
• 4.3.5 電極的充放電性能分析61-63
• 4.3.6 電極的循環(huán)穩(wěn)定性分析63-66
• 4.4 本章小結(jié)66-67
• 5 基于三相界面的一步法制備核殼結(jié)構(gòu)PPY/PANI復(fù)合材料的研究67-82
• 5.1 引言67-68
• 5.2 實驗部分68-71
• 5.2.1 PPy/PANI復(fù)合材料的制備68-69
• 5.2.2 材料表征69
• 5.2.3 電極制備和電化學(xué)性能測試69-71
• 5.3 結(jié)果與討論71-81
• 5.3.1 核殼結(jié)構(gòu)PPy/PANI的形成示意圖71-72
• 5.3.2 電極材料的FTIR分析72-73
• 5.3.3 電極材料的XRD分析73-74
• 5.3.4 電極材料的SEM分析74-75
• 5.3.5 電極材料的TEM分析75-76
• 5.3.6 電極的CV分析76-77
• 5.3.7 電極的充放電性能分析77-79
• 5.3.8 電極的EIS分析79-80
• 5.3.9 電極的循環(huán)穩(wěn)定性分析80-81
• 5.4 本章小結(jié)81-82
• 結(jié)論82-83
• 致謝83-84
• 參考文獻(xiàn)84-100
• 攻讀碩士學(xué)位期間論文發(fā)表情況及所獲獎勵100-101
• 主要論文100-101
• 所獲獎勵101

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于導(dǎo)電聚合物的超級電容器電極材料的制備及性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：353078