聚苯胺基活性炭的制備及其超級電容器電化學(xué)性能研究.pdf

1、超級電容器具有大電容量、高功率密度、高充放電效率等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)引起研究者的高度重視，而影響超級電容器性能的主要因素之一就是電極材料。炭材料具有價(jià)格低廉、理化性能穩(wěn)定、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，是較理想的電極材料，近年來，含有能產(chǎn)生贗電容的雜原子（如P，N，O等）的炭材料成為研究的熱點(diǎn)。本文將恒電位法和自組裝法制備的聚苯胺（PANI）作為前軀體，分別利用空氣，K2CO3和ZnCl2作為活化劑來制備應(yīng)用于超級電容器的含雜原子活性炭材料。本文通過掃描電子

2、顯微鏡（SEM），透射電子顯微鏡（TEM），傅里葉變換紅外光譜（FTIR），X射線衍射（XRD），元素分析，X射線光電子能譜（XPS），比表面積（BET）和恒流充放電，循環(huán)伏安，交流阻抗等測試方法對所制備材料的理化性質(zhì)及電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。本論文的主要內(nèi)容如下：
　　1.電化學(xué)聚合具有成本低、反應(yīng)條件簡單、產(chǎn)物純度高、生產(chǎn)過程清潔等優(yōu)點(diǎn)，本文在兩電極體系中采用恒電位法制備帶“竹節(jié)”的棒狀聚苯胺，以之為前軀體，通過空氣活化制備活性

3、炭材料。通過正交試驗(yàn)得到聚苯胺的最佳制備工藝：苯胺濃度為0.2molL-1，硫酸濃度為0.75molL-1，反應(yīng)電位為2.2V，反應(yīng)時(shí)間為4h。通過正交試驗(yàn)還得到制備活性炭的最佳工藝條件：炭化溫度為700℃，炭化時(shí)間為1h，活化溫度為450℃，活化時(shí)間為1.5h。經(jīng)空氣活化后的炭材料中氮、氧原子含量增加，其比表面積達(dá)到928.9m2g-1，存在微孔和介孔結(jié)構(gòu)，且介孔體積比例較大，其電化學(xué)性能也得到了顯著改善，比電容高達(dá)285Fg-1。<

4、br>　　2.將自組裝法制備的聚苯胺納米管作為炭源，采用K2CO3活化制備摻雜活性碳納米管。通過正交試驗(yàn)獲得了制備活性碳納米管的最佳工藝條件：PANI與K2CO3的劑量比為2:1，升溫速率為4℃min-1，活化溫度為600℃。經(jīng)K2CO3活化后，炭材料的比表面積高達(dá)1004.8m2g-1，存在微孔和介孔結(jié)構(gòu)，其比電容可達(dá)184Fg-1。前面（1）中空氣活化制備的活性炭材料的介孔體積及介孔體積比例大，對炭材料電容量的貢獻(xiàn)大，因此它的比表面

5、積雖然比K2CO3活化制備的活性炭材料稍小，但它的比電容更高。
　　3.將自組裝法制備的聚苯胺納米管作為前軀體，以ZnCl2為活化劑，制備活性碳納米管。通過正交試驗(yàn)得到活性碳納米管的最佳制備工藝：PANI與ZnCl2的劑量比為1:1，升溫速率為10℃min-1，活化溫度為700℃。經(jīng)ZnCl2活化后，炭材料的比表面積為831.3m2g-1，存在微孔和介孔結(jié)構(gòu)；其比電容為172Fg-1，且在50mVs-1的高掃描速率下，其比電容仍能