超级电容器用导电聚苯胺基电极材料的制备与电容性能研究

来源 :武汉科技大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:lst39889667
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本文先采用溶液法、乳液法和微乳液法等三种化学氧化法以及电化学法制备了导电聚苯胺(PANi);采用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TGA)和电导率测试等手段对产物的化学结构、微观形貌结构和相关物理性质进行了表征;采用恒流充放电和循环伏安技术测试了PANi在1M H2SO4电解质溶液中的电容性能。结果表明:所有聚合产物均具有中间氧化态PANi的化学结构,对应的形貌分别呈现表面粗糙的球形花瓣状、团聚疏松且不规则的棉团状、团聚疏松且分布不均的纳米线状和分布均匀的纳米线状结构;研究发现:PANi电极材料的制备工艺对其热稳定性、导电性以及由此电极组装成的电容器的充放电性能有显著影响。不同合成方法得到的PANi电极材料热稳定性顺序为:电化学法>溶液法>微乳液法>乳液法;相应的电导率(S/cm)大小分别为:11.6、2.3、1.8和12.4;溶液化学氧化法和电化学法所得的PANi的氧化还原可逆性、比电容、能量密度和库伦效率最好,二者比电容分别可达395.8Fg-1和375.7Fg-1。此外,本文用电化学工作站研究了溶液法和电化学法制备的PANi分别在1MHCl和1M H2SO4电解质溶液中的电容性能。研究表明:在1M HCl中溶液法制备的导电PANi的比电容、能量密度和库伦效率都要比在1M H2SO4中的高,而电化学法制备的导电PANi则具有相反的结果。当电流密度为0.5Ag-1时,溶液法制备的导电PANi在1M HCl和1M H2SO4中的比电容分别为302.43Fg-1、270Fg-1,电化学法制备的导电PANi则分别为312.88Fg-1、375.66Fg-1。在同一电解质中,电化学法得到的导电PANi的比电容和能量密度均高于溶液法制备的PANi,而库伦效率前者比后者的低但相近。最后,本文用溶液法制备了PANi/S复合材料,并初步探究了由其作为超级电容器用电极在1M HCl溶液中的电容性能。研究发现,当电流密度为0.5Ag-1时,复合材料的初次放电比电容、能量密度分别高达2871.83Fg-1、516.93Wh.kg-1。
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