菲醌基共轭微孔聚合物及其超级电容器研究

来源 :东华大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wodelqm
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
超级电容器是一种新型的绿色储能装置,储能原理来自于双电层电容以及赝电容,具备充放电速度快、功率密度高、使用寿命长和绿色安全等特点。目前,超级电容器的研究重点之一是开发兼具双电层电容和赝电容储能机制的新型电极材料,其关键是提高材料的比表面积和氧化还原活性。而共轭微孔聚合物自具微孔,拥有高比表面积,并且分子结构可设计性使得氧化还原活性官能团得以引入分子骨架中。因此,共轭微孔聚合物在超级电容器领域的具有极大的应用潜力。本课题研究中,我们选择三-(4氨基苯基)胺(TA)、2,7-二溴-9,10-菲醌(2,7-DPA)和3,6-二溴-9,10-菲醌(3,6-DPQ)为构筑单元,TA分别与2,7-DPQ和3,6-DPQ通过Buchwald-Hartwig偶联反应合成了两种菲醌基共轭微孔聚合物,即分别为PQCMP-27和PQCMP-36,比表面积达到60 m~2 g-1,表现出强的氧化还原活性。其中,PQCMP-36构筑的超级电容器在三电极体系、1 M H2SO4和1A g-1电流密度下,比电容能达到567 F g-1。在2 A g-1电流密度下,6000圈的循环充放电后,仍可保持70%的起始电容量和接近100%库伦效率。为进一步改善PQCMP-36的倍率性能和循环稳定性,在合成PQCMP-36时,引入第三构筑单元3,5-二溴苯硼酸(BA),通过改变其比例,优化PQCMP-36的氧化还原活性。由此得到苯硼酸改性PQCMP-36,当引入量为20%BA时,改性聚合物构筑的超级电容器在三电极体系、1 M H2SO4和1 A g-1的比电容高达810 F g-1,在经历6000次的循环充放电后,仍可保持接近84%的起始电容,库伦效率接近100%。此外,为了实现聚合物在柔性电容器储能应用方面的潜力,通过Buchwald-Hartwig偶联进一步将PQCMP-36接枝到苯溴改性碳纳米管纤维(Br@CNF)表面,得到核壳结构的PQCNF。在三电极体系、1 M H2SO4和1A g-1电流密度下,PQCNF的面积比电容高达552 m F cm-2的。进一步将PQCNF与PVA/H3SO4凝胶电解质组装得到对称纤维状超级电容器PQCNF@SC,表现持优异的柔韧性和耐弯曲性质。PQCNF@SC在0.25 m A cm-2电流密度下,面积比电容可达224 m F cm-2,功率密度达到0.25 m W cm-2。本课题研究为共轭微孔聚合物的设计制备以及其在超级电容器领域应用提供了新的思路。同时,所构筑的纤维状超级电容器拓宽了共轭微孔聚合物在柔性储能领域的应用范围。
其他文献
太阳能因其储量丰富、安全可靠的优点是目前最为常用的可再生能源之一。然而太阳能存在间歇性和波动性,开展储热技术可有效解决该问题。其中,梯级相变储热技术因其具有较高的储热效率和更宽的储热温度区间,是目前太阳能储热技术领域中的研究热点之一。内蒙古严寒地区太阳能资源丰富,若将梯级相变储热技术用于太阳能存储,有望丰富内蒙古地区的清洁供暖模式。本文通过调研内蒙古严寒地区的气候特点,选取包头地区为典型地区,对包
学位
为满足节能减排的需求,工业上要求加热炉提高燃烧效率并降低污染物排放,无焰燃烧技术因具有燃烧热效率高和污染物排放量低的特点,受到众多专家学者的关注,过去的研究中认为无焰燃烧技术需要对燃料或空气进行预热,这并不利于无焰燃烧在工业上的推广。本研究基于以下两点在实验中实现了非预热条件下的无焰燃烧:第一点需要在无焰燃烧的实现过程中对炉膛进行充分加热,使炉膛内部工作温度大于可燃物自燃点;第二点是采用非预混无焰
学位
随着经济的发展,危险化学品已经越来越多地应用于人们的日常生活中,这是因为当前的安全管理方式具有很高的便利性以及更加灵活的功能,所带来的成效就是危险化学品安全管理问题较为少见了,但是仍然有部分危险化学品管理问题存在,如发生泄漏事故,文章对该类事故的处置进行分析。
期刊
目的 探讨颅内压(ICP)监测下改良阶梯减压法结合去骨瓣减压术治疗颅内高压的临床疗效。方法 回顾性分析贵阳市第二人民医院神经外科自2017年1月至2020年6月收治的312例各种病因导致颅内高压需行开颅去骨瓣减压术治疗患者的临床资料,根据患者术中是否采用改良阶梯减压术,将患者分为改良阶梯减压结合去骨瓣减压术组(改良组)和常规开颅去骨瓣减压术组(常规组),所有患者均在术中实时监测ICP,对比观察2组
期刊
矿产资源的开发与利用引发了巨大的环境风险与安全隐患,土壤重金属污染问题尤为突出,严重威胁生态环境与人体健康。由于资源和成本的限制,确定土壤污染的优先控制因子和污染源是管控和治理土壤重金属污染的关键。同时,为了有效控制土壤重金属污染引发的健康风险,有必要合理识别及量化潜在的污染源和健康风险。开展矿区土壤重金属污染优先控制因子及健康风险评价研究对于土壤重金属污染源头管控和污染防治与修复具有重要意义。本
学位
报纸
锂离子电池在现代电子产品和电动汽车中发挥着重要作用。然而,目前锂离子电池的电化学技术已不能满足人们日益增长的能源需求。锂金属电池(LMBs)具有极高的理论容量和极低的电化学电位,已经得到了研究人员的广泛关注。但在锂金属电池进入大规模生产前,还需要克服许多障碍(如锂枝晶、易燃电解液等)。聚合物是一类广泛应用于电池系统的材料,基于当前新兴的聚合物化学能够为电池提供更好的性能和可靠性,甚至克服当前锂金属
学位
相变材料以其导热系数大等诸多优点而被广泛应用于航空航天、建筑采暖、通讯电力及制冷设备等诸多方面,蒸汽是其中一种常见的相变材料,蒸汽发生凝结便是一种典型的相变过程。蒸汽凝结时发生相变,释放的潜热利用价值巨大。涉及相变的蒸汽凝结及其强化技术在节能降耗、保护环境、能源化工、海水淡化、制冷空调、发电蓄热和兵工武器等多个领域都发挥着不可替代的作用。而目前针对蒸汽凝结研究多为蒸汽凝结自身特性的研究,如能将蒸汽
学位
吸波材料能够将大部分电磁波直接耗散在材料内部,在减少电磁污染、延长电子设备使用寿命以及军事隐身材料的发展方面有广泛的应用前景。在块体吸波材料的研究中,陶瓷基吸波材料以其高强度、高硬度、耐腐蚀等优良特点,在作为苛刻环境中使用的结构-吸波一体化材料时具有独特优势。在复合吸波材料中,层状二维金属碳化物/氮化物(MXene)材料以其高比表面积、高电导、高吸收、大频宽、轻质、低厚度等特性,通常可以作为理想的
学位
呼吸道传染病严重威胁着人体健康和社会经济发展,研究发现经人体呼出所形成的气溶胶颗粒物是呼吸道传染病病原体的主要载体,并指出颗粒物的运动及分布特性是影响呼吸道传染病传播的重要因素。由于呼吸道传染病大多爆发于室内环境中,而人类每天约有80%的时间在室内度过,因此,掌握颗粒物在室内的运动及分布规律十分必要,其对呼吸道传染病的传播影响至关重要。本文采用基于计算流体力学(CFD)与离散元(DEM)耦合的数值
学位