聚苯胺基超級(jí)電容器電極材料的制備及電容性能研究.pdf

1、聚苯胺(PANI)具有優(yōu)異的贗電容性能，而且導(dǎo)電性可控、合成工藝簡(jiǎn)單，原料來(lái)源廣泛，是最具發(fā)展?jié)摿Φ某?jí)電容器電極材料之一。納米結(jié)構(gòu)的聚苯胺，具有較大的活性比表面積，較高的孔隙率，能夠形成三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，是目前研究的熱點(diǎn);另一方面聚苯胺@碳復(fù)合材料可以兼具聚苯胺的高比電容和碳材料優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，吸引了不少研究者的興趣。但是聚苯胺的納米形貌控制以及聚苯胺在復(fù)合材料中的分散度一直是研究難點(diǎn)。本文就聚苯胺納米纖維的制備和聚苯胺@氮/磷共摻雜碳

2、納米纖維復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩方面展開(kāi)研究。
　　(1)探究聚苯胺納米纖維的制備工藝。本文采用化學(xué)氧化聚合法精細(xì)控制聚合條件，觀察不同摻雜體系中聚苯胺(PANI)的形貌，研究表明在1mol·L-1H3PO4摻雜體系中得到的樣品PANI-P-1呈現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)納米纖維狀，分散度良好，且具有較高的比容量，0.5A·g-1電流密度下的放電比容量高達(dá)481.2F g-1。
　　(2)選用碳納米纖維(CNFs)和氮/磷共摻雜碳納米纖維(NPCN

3、Fs)兩種碳基體原位聚合苯胺分別得到樣品聚苯胺@碳納米纖維(PANI@CNFs)和聚苯胺@氮/磷共摻雜碳納米纖維(PANI@NPCNFs)，研究表明碳材料表面磷氧官能團(tuán)可以控制聚苯胺的生長(zhǎng)形貌，使聚苯胺納米纖維規(guī)整排列在氮/磷共摻雜(NPCNFs)基體表面，表現(xiàn)為刺狀結(jié)構(gòu)，形成V-型通道。和PANI@CNFs復(fù)合電極材料相比，PANI@NPCNFs復(fù)合材料的阻抗更小，比容量更高。和純PANI相比，PANI@NPCNFs的初始容量稍低，但

4、是倍率性能更好，電流密度從0.5Ag-1升到20A·g-1比容量保持率為79％。
　　(3)改變苯胺單體的濃度，觀察聚苯胺包覆層的形貌變化并分析PANI@NPCNFs復(fù)合材料的電化學(xué)性能變化，當(dāng)聚合溶液中苯胺單體的含量為15mmol時(shí)，聚合得到的復(fù)合材料PANI@NPCNFs-15表現(xiàn)出最佳的電化學(xué)性能，在0.5A·g-1電流密度下的放電比容量高達(dá)436.8F·g-1，且在10A·g-1的電流密度下，1000次循環(huán)后比容量?jī)H衰減了