聚吡咯納米陣列材料的電化學(xué)儲(chǔ)能研究.pdf

1、聚吡咯易于合成，摻雜后導(dǎo)電性能高，微結(jié)構(gòu)可調(diào)控等優(yōu)點(diǎn)受到廣泛關(guān)注，在電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。本論文設(shè)計(jì)合成了聚吡咯/二氧化鈦納米復(fù)合材料以及聚吡咯納米陣列材料，并研究了它們的電化學(xué)儲(chǔ)電性能。采用脈沖伏安法進(jìn)行電聚合反應(yīng)，聚吡咯電沉積修飾二氧化鈦納米管陣列形成聚吡咯/二氧化鈦納米復(fù)合材料，掃描電鏡微結(jié)構(gòu)表征結(jié)果顯示，聚吡咯包覆在二氧化鈦納米管基底上，形成排列整齊、結(jié)構(gòu)緊密、管壁厚度均勻的復(fù)合納米管;紅外光譜和拉曼光譜分析結(jié)果證明

2、聚吡咯納米膜的存在;電化學(xué)循環(huán)伏安測(cè)試結(jié)果顯示，聚吡咯/二氧化鈦納米復(fù)合材料以離子摻雜/去摻雜方式進(jìn)行電化學(xué)儲(chǔ)能。恒電流循環(huán)充放電測(cè)試電化學(xué)儲(chǔ)電性能顯示，其比電容、比能量和比功率分別為179 F·g-1，7.8 Wh·Kg-1和2.8 KW·Kg-1。聚吡咯電沉積修飾金屬鈦片形成聚吡咯/鈦納米復(fù)合材料，掃描電鏡微結(jié)構(gòu)表征結(jié)果顯示，聚吡咯覆蓋在鈦片基底上，形成一層納米薄膜;恒電流循環(huán)充放電測(cè)試結(jié)果顯示，其比電容、比能量和比功率分別為27.

3、9 F·g-1，1.22 Wh·Kg-1和0.875 KW·Kg-1。因此，調(diào)控電極基底材料的微結(jié)構(gòu)可以提高聚吡咯復(fù)合材料的電化學(xué)儲(chǔ)電性能，有序結(jié)構(gòu)的聚吡咯/二氧化鈦納米復(fù)合材料表現(xiàn)出更高的電化學(xué)電容性能。
　　 以聚吡咯/二氧化鈦納米復(fù)合材料為前驅(qū)體，采用化學(xué)溶解腐蝕方法，合成三種不同形貌特征的聚吡咯納米陣列材料。聚吡咯納米孔陣列材料的微結(jié)構(gòu)表征結(jié)果如下，該材料具有孔徑均勻，兩端導(dǎo)通的納米孔陣列結(jié)構(gòu)，孔直徑為130 nm-20

4、0 nm，孔壁厚為25 nm-40 nm。電化學(xué)循環(huán)充放電測(cè)試結(jié)果顯示，其比電容，比能量和比功率分別為17.61F·g-1，1.22 Wh·Kg-1和0.44 KW·Kg-1。聚吡咯納米管嵌納米孔陣列材料的微結(jié)構(gòu)表征結(jié)果如下，納米管嵌入到納米孔中形成同軸結(jié)構(gòu)，孔直徑為135 nm-225 nm，孔壁厚為25nm-45 nm，管直徑為90 nm-135 nm。電化學(xué)循環(huán)充放電測(cè)試結(jié)果顯示，其比電容，比能量和比功率分別為11.36 F·g-

5、1，0.69 Wh· Kg-1和0.25 KW·Kg-1。聚吡咯納米柱嵌納米孔陣列材料的微結(jié)構(gòu)表征結(jié)果如下，納米柱嵌入到納米孔中形成同軸結(jié)構(gòu)，孔直徑為115 nm-215 nm，孔壁厚為25 nm-35 nm，柱直徑為80 nm-135 nm。電化學(xué)循環(huán)充放電測(cè)試結(jié)果顯示，其比電容，比能量和比功率分別為32.05 F·g-1，2.71 Wh·Kg-1和0.98KW·Kg-1。因此，調(diào)控聚吡咯納米陣列材料的微結(jié)構(gòu)可以改善其電化學(xué)儲(chǔ)電性能。