在化石能源日益枯竭,新興能源使用受限的條件下,研發(fā)一種綠色環(huán)保高效的新型能量存儲裝置成為一個較為緊迫的任務(wù)。為了改善燃料電池、化學(xué)電池使用壽命短、工藝復(fù)雜、對生態(tài)環(huán)境不友好等致命弱點,在全世界眾多科研人員的共同努力下,超級電容器應(yīng)運而生。對于超級電容器的性能而言,電極材料起著決定性作用,而目前最常見的主要有三種:碳材料,導(dǎo)電聚合物和過渡金屬化合物。石墨烯是碳材料的典型代表,在雙電層電容器領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,有著完美的二維平面結(jié)構(gòu),具有高導(dǎo)電性、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、大表面積等優(yōu)點。聚苯胺是導(dǎo)電聚合物的重要部分,由于原料廉價,合成方法簡單,摻雜之后有導(dǎo)電性等特點,是非常重要的電極材料。二氧化錳是很常見的過渡金屬氧化物,由于其易于合成,無毒環(huán)保,理論電容值高,是一種典型的贗電容材料。采用溶液聚合的方法制備聚苯胺,改變不同的實驗條件,研究多個實驗變量對聚苯胺各項性能的影響,探索最佳工藝參數(shù)。對于不同酸摻雜,在2 mol/L氫離子濃度下,聚苯胺呈纖維狀,形貌更加均勻規(guī)整,團(tuán)聚現(xiàn)象也減弱,其電導(dǎo)率相對較高,其中樣品PANI-2.0 HCl的電導(dǎo)率最高為9.04 S/cm。對于不同聚合溫度,在5℃下聚苯胺呈現(xiàn)纖... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２雙電層電容器的（ａ）充電過程，（ｂ）放電過程??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ｄｏｕｂｌｅ－ｌａｙｅｒ?ｃａｐａｃｉｔｏｒ?（ａ）?ｃｈａｒｇｅ?ｐｒｏｃｅｓｓ，?（ｂ）?ｄｉｓｃｈａｒｇｅ?ｐｒｏｃｅｓｓ??

山東大學(xué)碩士學(xué)位論文??—一??０?？?＾?＾?？??ａ?？?？?ａ??。ｅ?０??？電解質(zhì)離子??圖１．３贗電容器的充放電過程??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｔｈｅ?ｃｈａｒｇｅ?ａｎｄ?ｄｉｓｃｈａｒｇｅ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔｏｒ??１．２．３超級電赫電極材料??１．２．３．１碳材料??碳材料被認(rèn)為是一種理想的雙電層電極材料，由于其獨特的多孔結(jié)構(gòu)、高導(dǎo)??電性、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、大表面積等特性［１７］，最常見的碳材料主要包括：石墨烯、??碳納米管等。碳材料易于合成和結(jié)構(gòu)調(diào)控，可以根據(jù)實際需要調(diào)整比表面積和孔??隙大小，有利于吸附和脫附過程，從而提高比電容［２２］。??Ｎｏｖｓｅｌｏｖ等［２３］通過機(jī)械剝離的方法，用特殊的塑料膠帶快速剝裂石墨薄片，??最后得到單層石墨烯，自此，石墨烯這種優(yōu)異結(jié)構(gòu)的新型碳材料得到了全世界研??究者的關(guān)注和應(yīng)用［２４］。石墨烯完美的二維平面結(jié)構(gòu)有廣泛的空間延展性，使其??獲得了巨大的比表面積，完美的晶格結(jié)構(gòu)賦予自由電子充分移動的能力，從而擁??有極大的電導(dǎo)率，以及極低的面電阻［２５］。凡此種種，這些優(yōu)異的性能使得石墨??烯有著無可比擬的優(yōu)勢。??碳納米管有著完美的一維管狀結(jié)構(gòu)，獨特的ｓｐ２雜化以及卷曲結(jié)構(gòu)賦予了它??很高的模量和強(qiáng)度，同時也擁有優(yōu)良的導(dǎo)電性［２６］。除此以外，獨特的空間結(jié)構(gòu)??使得碳納米管更容易進(jìn)行表面修飾和處理，也容易對其進(jìn)行內(nèi)部材料添加以及外??部包覆處理，這些均有利于提高碳納米管的各項性能，也有利于其在電極材料方??面更廣泛的應(yīng)用。??總而言之，碳材料有著巨大比表面積，在電極材料的制備中占有很大的優(yōu)勢，??合適的孔隙大

第一章緒論??ＣｈＮＨ２??圖１．４苯胺的結(jié)構(gòu)式??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ａｎｉｌｉｎｅ??在聚苯胺的形成過程中，聚合條件是很重要的影響因素，最為常用的是化學(xué)??氧化聚合法，包括溶液聚合，乳液聚合，均相聚合等１４３］。苯胺聚合需要用質(zhì)子??酸摻雜，鹽酸、硫酸、高氯酸等強(qiáng)酸均可以為聚合反應(yīng)提供足夠的酸性環(huán)境；單??體的聚合就需要有引發(fā)劑的存在，主要為強(qiáng)氧化劑，其中過硫酸銨、重鉻酸鉀、??氯化鐵等均可引發(fā)苯胺的聚合１４４）。此外，不同的反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間對聚合物??的形貌特征，理化性質(zhì)以及聚合度均有重大影響。??－?還原中．元?氣化中元?－??－?Ｊｎ??〇＜ｙ＜ｉ??圖１．５聚苯胺的結(jié)構(gòu)模型??Ｆｉｇｕｒｅ?１．５?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ??眾多科研人員通過實驗數(shù)據(jù)、模型推理等方法總結(jié)出了讓人普遍接受的聚苯??胺分子結(jié)構(gòu)模型，如圖１．５所示，即苯式結(jié)構(gòu)和醌式結(jié)構(gòu)共存模型｜４５），其中苯式??結(jié)構(gòu)為還原單元，醌式結(jié)構(gòu)為氧化單元，這是由于苯胺在聚合過程中由于苯環(huán)電??子云和氮原子孤電子對的存在發(fā)生了苯環(huán)的異構(gòu)化，從而出現(xiàn)醌式結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)式??中ｎ表示聚合程度，以此可以間接反應(yīng)出聚苯胺的分子量，ｙ值表示還原單元在??整個結(jié)構(gòu)中所占比重。當(dāng)ｙ＝〇時，整個聚苯胺均為氧化單元，表現(xiàn)為醌式結(jié)構(gòu)，??此時的聚苯胺為全氧化態(tài)：當(dāng)ｙ－１吋，整個聚苯胺均為還原單元，表現(xiàn)為苯式結(jié)??構(gòu)，此時則稱為全還原態(tài)；而當(dāng)ｙ值介于０和１之間時，稱其為中間態(tài)，不同聚??合態(tài)的聚苯胺可以通過改變氫離子摻雜來實現(xiàn)相互轉(zhuǎn)化。??通過苯胺的結(jié)構(gòu)模型可以看出，整個聚合物中存在

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：2951403