導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料的合成及其在超級(jí)電容器電極材料中的應(yīng)用研究.pdf

1、超級(jí)電容器是一種新型儲(chǔ)能裝置，它集合了物理電容器高功率及傳統(tǒng)電池高能量密度的優(yōu)點(diǎn)，已成為新型化學(xué)電源家族中的重要成員?，F(xiàn)階段有關(guān)超級(jí)電容器的研究多集中于電極材料，主要包括雙電層型碳基材料和贗電容型材料(過渡金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物)。其中，導(dǎo)電聚合物因具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的物理化學(xué)性能而受到廣泛關(guān)注，但其致命弱點(diǎn)是循環(huán)性能差。為此，常常將其與雙電層型碳基材料進(jìn)行復(fù)合作超級(jí)電容器電極材料，以揚(yáng)長避短，發(fā)揮不同材料之間的正協(xié)同作用。在此，我們

2、制備了基于導(dǎo)電聚合物的復(fù)合電極材料，并就相關(guān)材料的電化學(xué)性能以及材料成分、結(jié)構(gòu)和形貌等特性進(jìn)行了詳細(xì)研究。主要內(nèi)容如下：
　　1.通過原位聚合方法制備不同配比的聚吡咯/氧化石墨(PPy/GO)復(fù)合物，再經(jīng)NaBH4還原得到聚吡咯/還原氧化石墨烯(PPy/RGO)復(fù)合物，采用X射線衍射、紅外光譜和場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)對(duì)其結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行物理表征。采用循環(huán)伏安、恒電流充放電和交流阻抗等電化學(xué)方法系統(tǒng)研究了所制備樣品的電化學(xué)

3、性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在電流密度為0.5A/g、吡咯(Py)與GO質(zhì)量比為95︰5時(shí)，還原前后得到的復(fù)合物比電容分別可達(dá)401.5F/g和314.5F/g，遠(yuǎn)高于單純的GO(34.8F/g)和PPy(267.5F/g)。經(jīng)過1200圈循環(huán)穩(wěn)定性測(cè)試后，PPy/RGO復(fù)合物比電容保持率為62.5％，與PPy和PPy/GO(電容保持率分別為16.8%和46.4%)相比，PPy/RGO表現(xiàn)出更好的循環(huán)穩(wěn)定性能，有望成為超級(jí)電容器電極材料。

4、>　　2.首先采用兩步法制備出均勻分散的SnO2/還原氧化石墨烯(SnO2/RGO)二元復(fù)合物，然后再以二元復(fù)合物為載體，通過化學(xué)氧化法聚合吡咯(Py)單體，制備出SnO2/還原氧化石墨烯/聚吡咯(SnO2/RGO/PPy)三元復(fù)合材料。利用紅外光譜(FT-IR)、X射線衍射(XRD)和場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行物理性能表征，利用循環(huán)伏安、恒電流充放電和交流阻抗對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行電化學(xué)性能研究，并討論了不同含量的P

5、Py對(duì)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和性能的影響。結(jié)果表明，所合成的三元復(fù)合材料的比電容隨PPy含量的增加而增大，最大達(dá)到305.3F/g。三元復(fù)合物電容性能增強(qiáng)源于SnO2、RGO與PPy三者之間的協(xié)同作用，以及材料的層狀結(jié)構(gòu)和較大的比表面積。
　　3.采用兩步法成功構(gòu)筑SnO2/還原氧化石墨烯/聚苯胺(SnO2/RGO/PANI)三元復(fù)合材料。首先制備出均勻分散的SnO2/還原氧化石墨烯(SnO2/RGO)二元復(fù)合物，然后再以二元復(fù)合物為載體

6、，通過化學(xué)氧化法聚合苯胺(An)單體獲得終端產(chǎn)物。利用傅立葉紅外光譜(FT-IR)、X射線衍射(XRD)和場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行物理性能表征，利用循環(huán)伏安、恒電流充放電和交流阻抗對(duì)復(fù)合材料電化學(xué)電容性能進(jìn)行研究，并討論了不同含量的PANI對(duì)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和性能的影響。結(jié)果表明，所合成的三元復(fù)合材料的比電容隨PANI含量的增加而增大，最大達(dá)到424.8F/g，其電容性能增強(qiáng)源于SnO2、RGO與PANI三者的