快速電沉積制備PANI納米材料及其電化學(xué)特性研究.pdf

1、摘要電化學(xué)電容器，具有功率密度大，循環(huán)充放電次數(shù)高，性能穩(wěn)定，免維護等特點。作為一種新型的電能存儲裝置，由于其巨大的使用價值，吸引了人們廣泛的研究。其中以碳基材料為電極的雙電層電化學(xué)電容器已經(jīng)實現(xiàn)實用化，具有更大比電容的法拉第電化學(xué)電容器的實用化也在進行中。本文重點研究了導(dǎo)電聚苯胺作為法拉第電化學(xué)電容器電極的特性，并進行了實用化研究。采用不同的合成方法，制備出不同納米形貌的聚苯胺電極，通過伏安循環(huán)法，交流電阻抗法，恒定電流充放電法等對電

2、極進行電化學(xué)測試，以檢驗電極的性能。首先，采用分部的恒定電流法，以導(dǎo)電ITO為基底，制備了納米葉狀聚苯胺薄膜電極。由于電極材料的納米形貌，使得聚苯胺能與電解質(zhì)充分浸潤，充分利用材料的儲電能力。對電極進行1～g的恒定電流充放電測試，計算所得數(shù)據(jù)顯示聚苯胺電極具有829F儋的比電容。此外，即使在較大的電流密度下(30她)，電極的比電容也在536F儋左右，顯示了薄膜電極具有較快的氧化還原態(tài)轉(zhuǎn)變響應(yīng)。以納米葉狀聚苯胺的制備方法為基礎(chǔ)，改變聚合條

3、件，進一步以不銹鋼為基底，制備出具有直徑約為100m，膜厚65um左右的三維網(wǎng)狀納米纖維聚苯胺電極。對電極進行1～g電流密度下的充放電測試，計算數(shù)據(jù)表明電極具有317F儋的比電容值，O33F／cm2的面積比電容。由此，使得制備實用化的高比電容法拉級電容器成為可能。此外，由于采用不銹鋼為導(dǎo)電基底，使得電極在酸性電解質(zhì)中具有較好的耐用性。采用上述納米纖維聚苯胺電極(單片電極面積為6cIn2)組裝成對稱式電容器。通過對電容器進行的一系列電學(xué)測

4、試所得數(shù)據(jù)的計算表明：電容器的電容值達法拉數(shù)量級，電容器內(nèi)阻為18Q，在不同頻率下具有極好的電容特性。在30mA的充放電電流下，1000次充放電后電容器電容值下降至原來的89％。由此表明以納米纖維聚苯胺為電極的電容器具有較好的電學(xué)性能及一定的實際使用價值。關(guān)鍵詞：電化學(xué)電容器納米纖維聚苯胺三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)比電容面積比電容目錄摘要IAbs眥tII目錄III第一章緒論l11引言112電化學(xué)電容器的結(jié)構(gòu)、分類及原理4121電化學(xué)電容器的結(jié)構(gòu)412

5、2雙電層電化學(xué)電容器5123法拉第電化學(xué)電容器713聚苯胺簡介9131聚苯胺的化學(xué)合成9132聚苯胺的電化學(xué)合成9133聚苯胺的分子結(jié)構(gòu)10134聚苯胺的摻雜ll135聚苯胺的導(dǎo)電機理12136聚苯胺的特性及應(yīng)用1214本文的選題依據(jù)、研究思路及具體工作13141本文的選題依據(jù)14142本文的研究思路14143本文的具體工作14第二章測試方法及原理1521場發(fā)射掃描電子顯微鏡FESEM1522電導(dǎo)率測試1523電化學(xué)測試17231測試裝

6、置l7232伏安循環(huán)測試18233交流阻抗測試l9234恒定電流充放電測試22235多次充放電測試2224對電容器進行的測試一23241對稱式電化學(xué)電容器的等效電路圖23242測試內(nèi)容23第三章納米葉狀聚苯胺薄膜電極的快速電沉積制備及其電化學(xué)性能2431引言2432試劑，原料和實驗裝置2533制備過程一2534生長機制一2635電極的電學(xué)性能測試。26351伏安循環(huán)測試26352恒定電流充放電測試27353交流電阻抗測試2836本章小結(jié)