新型有机-无机复合电极的制备及储电性能研究
聚苯胺是各种导电聚合物中最重要的电极材料之一，其成本较低，导电性能好，且有着更高的比电容。然而，当聚苯胺在超级电容器中使用时，在充电和放电过程中掺杂/去掺杂掺杂剂时，其电导率和体积形变就会受到一定的影响。因此选用聚苯胺作为有机成分添加，制备其与无机材料的复合电极用于超级电容器。具体研究内容如下: (1)选用β环糊精作为模板剂，制备高比表面积、分散良好的球状颗粒，纳米氧化镍粉末。复合电极呈现出一种聚苯胺包覆氧化镍的核壳结构，可以有效的保护复合电极应用于酸性电解液时，氧化镍不被溶解。聚苯胺在不同质子酸电解液中，硫酸的氧化还原峰对应的阴阳极电流最大。综合比较得知，复合电极在酸性（硫酸）电解液中的电化学性能要远远优于碱性（氢氧化钾）电解液中。 (2)选用1，3，5-苯三甲酸作为大分子链骨架，水合肼作为促进剂，制备具有蠕虫状孔洞结构的介孔氧化镍。产物的比表面积达到了190m2/g，孔容为0.435cm3/g，平均孔径为12.49nm。 (3)选用高氯酸四乙基铵作为溶质，碳酸丙烯酯作为溶剂，对黑磷进行电化学快速剥离制备磷烯。复合电极既能够形成良好的导电网络，防止片层材料的崩解，也可形成双电层电容及赝电容并存的具有较高总电容的电极材料。 (4)将活性物质添加到电解液中，能够提供额外的法拉第赝电容，增强电极系统的电性能。聚苯胺/纳米氧化镍复合电极在0.05M KI-1M H2SO4中，0.1A/g的电流密度下比电容高达2122.75F/g。聚苯胺/介孔氧化镍复合电极，由于氧化镍中蠕虫状孔洞得存在，为电子提供了更多的流动通道，比电容比前者复合电极平均高出了300F/g。更重要的是，复合电极的稳定性得到了很大的提升，在1.5A/g电流密度下循环1000次比电容仅减少了14％。聚苯胺/磷烯电极在0.5M对苯二酚-1M H2SO4中，0.1A/g电流密度时，比电容达到了3802F/g;0.05MKI-1M H25O4电解液中，0.1A/g电流密度时，比电容达到了4576F/g，这说明双电层电容及赝电容并存的结构使得复合电极的比电容得到了很大的提升。
超级电容器;电极材料;制备工艺;聚苯胺;氧化镍;导电性能;比电容
北京化工大学
硕士
材料工程
崔秀国;杜育
2018
中文
TM53;TM242:TM205.1
91
2018-09-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）