聚苯胺基复合材料的可控制备及其电化学性能研究

来源 :浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bchen2009
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导电聚合物因成本低廉、环保、具有高导电性与大的比电容,在超级电容器领域引起了广泛关注。但这种材料在作为电极的活性材料时循环稳定性较差且合成条件较为苛刻,制备方法大多为低温下的原位聚合法或电化学沉积法,因而简易制备具有稳定结构的聚合物复合材料成为了当今电极材料的研究热点。本文分别研究了单相或多相材料—不同形貌MoS2、片层状rGO/MoS2、花状TiO2@C的制备,分别与聚苯胺复合以合成具有片层状/棒状复合结构或棒状花结构的复合材料并对其形貌与电化学性能进行表征。其中,聚苯胺是采用两种氧化剂—KH(IO3)2与过硫酸铵于室温下原位聚合所形成的。(1)以KH(IO3)2作为氧化剂合成的聚苯胺在扫描电镜下表现为细长的棒状,形貌均匀,长度可达1um,直径则在100nm左右;而以过硫酸铵制备的聚苯胺也呈棒状,但相对于前者更为短粗。两种方法皆在室温下完成,合成条件简单,更有利于工业化生产。(2)为制备具有片层状/棒状结构的复合材料,本文首先采用水热法制备了三种不同形貌的MoS2即花状、颗粒状与空心管状。随后,以花状MoS2为基体,采用KH(IO3)2作为氧化剂制备出不同组分比例的MoS2/PANI复合材料。研究表明,加入0.04 gMoS2时得到的二元复合材料(MoS2/PANI(Ⅲ))的电化学性能最好。而在制备二元复合材料的基础上,加入氧化石墨烯可获得rGO/MoS2/PANI三元复合材料,且三元复合材料的电化学性能均出现不同程度的提高,最高可在1 A g—1电流下展现出531Fg-1的质量比电容,循环3000次后仍可保持原电容的86.7%。(3)为制备具有棒状花结构的复合材料,本文利用水热法、气氛炉中煅烧得到花状TiO2@C二元复合材料,然后以TiO2@C为基体、过硫酸铵为氧化剂制备出具有不同含量比例的三元复合材料TiO2@C/PANI。经测试,TiO2@C/PANI材料的电化学性能得到明显提升,在1 Ag-1电流下质量比电容最优可达到558.875 Fg-1,循环1000次后,质量比电容可维持原电容大小的70.35%且基本保持稳定,若电流由1 Ag—1增大到5Ag-1,其比电容仍能达到399.375Fg-1。
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