有序介孔炭-聚苯胺的制備及電化學(xué)性能.pdf

1、近年來，超級電容器的研究成為一個熱點(diǎn)，而多孔炭和導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料則是超級電容器電極材料中性能非常好的一種。而多孔炭材料中的有序介孔炭由于其孔道均一、高的比表面積，循環(huán)性能良好而成為人們青睞的電極材料之一，而作為導(dǎo)電高聚物之一的聚苯胺，由于具有高的能量密度、可逆的電化學(xué)活性和高的室溫電導(dǎo)率等，也成為電極材料的首選。因此，本文制備出有序介孔炭/聚苯胺復(fù)合材料并對其電化學(xué)性能做了研究。 本文采用一步法合成出有序介孔炭（ordered

2、 mesoporous carbon，OMC）材料，通過原位聚合法將苯胺單體在OMC表面原位聚合制備了不同配比的有序介孔炭/聚苯胺（OMC/PANI）復(fù)合材料，考察了PANI含量、超聲與否對OMC/PANI復(fù)合材料形態(tài)、結(jié)構(gòu)以及電化學(xué)性能的影響，揭示復(fù)合材料形態(tài)結(jié)構(gòu)與其電容行為的關(guān)系，為新型高性能超級電容器材料的開發(fā)和實(shí)際應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。 原位聚合法制備的有序介孔炭/聚苯胺復(fù)合材料形態(tài)介于有序介孔炭和聚苯胺之間，沒有單獨(dú)的聚苯胺或

3、者有序介孔炭的顆粒OMC與PANI在原位聚合中結(jié)合良好，PANI是以O(shè)MC為基體進(jìn)行反應(yīng)的，在OMC的表面和內(nèi)部沉積。原位聚合后的OMC/PANI復(fù)合材料在熱穩(wěn)定性方面有了很大的提高。材料復(fù)合前，有序介孔炭的氧化溫度和聚苯胺的分解溫度都較低，復(fù)合后，材料的起始氧化和分解溫度都不同程度地升高。 本文還研究了PANI含量對復(fù)合材料電極電化學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)隨PANI含量的提高（從15 wt．％到70 wt．％），復(fù)合材料電極的電容量

4、呈現(xiàn)先增加再減小的趨勢，聚苯胺含量為60wt．％時OMC/PANI復(fù)合材料首次充放電比容量最高，值為409 F·g-1，并且復(fù)合材料的比電容遠(yuǎn)大于單獨(dú)的有序介孔炭的比電容，提高了材料的電化學(xué)性能；同時可以看出，OMC的比電容主要由雙電層電容提供，而加入PAM后的復(fù)合材料的比電容除了存在雙電層的貢獻(xiàn)外，PANI在充放電過程中發(fā)生氧化還原反應(yīng)所提供的贗電容也起了很大的作用。在充放電30次以后，材料的放電比電容基本不再發(fā)生變化，趨于穩(wěn)定。