電化學法制備聚苯胺內填充碳納米管復合多孔膜及電學性能研究.pdf

1、基于導電高分子的超級電容材料具有制備成本低，內阻小，比容量大等優(yōu)點，現已成為新能源領域研究者關注的焦點。然而目前所合成的導電高材料都存在一個共同的缺陷，即在反復充放電過程中會產生嚴重的體積變化，進而造成其有效電容的減小以及電極的退化。因此如何抑制導電高分子材料的體積膨脹，從而有效提高導電高分子基-超級電容材料的壽命已經成為該材料能否被進一步應用的關鍵。本文中我們設計了一種新型的結構：即將導電高分子(聚苯胺，PANI)填充在直徑僅10納米

2、的取向排列的多壁碳納米管內部，利用碳納米管的納米孔道抑制導電高分子鏈在反復充放電過程中的體積變化，從而制得一種新型的長壽命柔性薄膜電容器材料。我們首先利用預先取向排列的碳納米管陣列多孔膜為原料，借助濃度差和壓力差驅動苯胺單體擴散進入碳管空腔內部，然后采用原位電化學聚合的方法在多壁碳納米管的中空部分高效聚合填充了直徑約為8納米的超長聚苯胺納米線(長度可達微米級別)。所填充的聚苯胺的量可以通過改變電化學聚合參數靈活控制。我們制備的這種聚苯胺

3、@碳納米管陣列結構的優(yōu)點表現在碳納米管的惰性石墨烯外壁為導電高分子提供了很好的保護作用，可有效防止其氧化降解；同時取向排列的陣列結構也為電子的快速遷移提供了很好的路徑。更重要的是，碳納米管的納米受限孔道可以有效抑制聚苯胺材料在反復充放電過程中的結構變化，從而極大的提高了該類型器件的使用壽命。通過這種方法我們制備的聚苯胺@碳納米管陣列柔性薄膜電容器材料表現出良好的電學性能，在電流密度為1 mAcm-2條件下，比電容可達到356 mFcm-