聚苯胺復(fù)合材料的電化學(xué)制備及其超電容性能研究.pdf

1、電極材料是決定超級電容器性能的核心材料。在導(dǎo)電聚合物中，聚苯胺(PANI)在一定的電位范圍內(nèi)有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、導(dǎo)電性、高贗電容儲能特性和獨特的質(zhì)子摻雜機制，且價格低廉、容易制備，近年來成為超級電容器電極材料的研究熱點。
　　 本論文采用循環(huán)伏安法(CV)在不銹鋼表面電化學(xué)制備了聚苯胺和其復(fù)合薄膜，對其結(jié)構(gòu)和形貌進行了表征，并對聚苯胺復(fù)合材料構(gòu)成的電極進行了循環(huán)伏安、恒流充放電及交流阻抗(EIS)等電化學(xué)性能測試，并對復(fù)合薄膜的

2、耐腐蝕性能進行了研究。主要內(nèi)容如下:
　　 (1)在硫酸(H2SO4)介質(zhì)中以苯胺(An)為單體，采用循環(huán)伏安法電化學(xué)制備了聚苯胺。利用傅里葉紅外光譜(FT-IR)、X射線衍射(XRD)、場發(fā)射掃描電鏡(SEM)等手段對其結(jié)構(gòu)和形貌進行了表征。在2mol/L KOH電解液中，對電化學(xué)制備的聚苯胺電極進行了循環(huán)伏安、恒流充放電及交流阻抗(EIS)等電化學(xué)性能測試。結(jié)果表明:電化學(xué)制備硫酸摻雜的PANI有良好的結(jié)晶性并呈現(xiàn)出納米棒的

3、結(jié)構(gòu)，電流密度為20mA/cm2時PANI電容器的比電容高達421.1 F/g。
　　 (2)在0.2mol/L苯胺和0.5mol/L硫酸溶液中加入不同濃度的Ni2+，采用循環(huán)伏安法在不銹鋼基體(S S)上制備了具有較好電容特性的Ni2+摻雜聚苯胺薄膜(PANI/Ni2+)。利用FT-IR、XRD和SEM等手段對其結(jié)構(gòu)和形貌進行了表征，并用X射線能譜(EDS)和X射線光電子能譜(XPS)證實了Ni2+的存在。在0.5mol/L

4、H2SO4中，對PANI/Ni2+薄膜電極材料進行了循環(huán)伏安、恒流充放電、交流阻抗譜等電化學(xué)性能測試。結(jié)果表明: Ni2+摻雜提高了PANI的電聚合速率，使PANI鏈形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。當摻雜0.8mol/LNi2+，電流密度為5mA/cm2時，PANI/Ni2+薄膜電極材料的比電容達658.3F/g，相對無Ni2+摻雜的PANI薄膜提高了16.47％;且PANI/Ni2+薄膜的電荷傳遞電阻最小為1.4Ω，相對于無Ni2+摻雜的PANI薄膜減

5、小了3Ω，表現(xiàn)出較小的電化學(xué)反應(yīng)阻抗。
　　 (3)在聚苯胺和聚吡咯(PPy)的相應(yīng)單體溶液中，采用循環(huán)伏安法在不銹鋼基體上分層聚合制備了具有較好電容特性和耐腐蝕性的聚苯胺／聚吡咯復(fù)合薄膜(PANI/PPy/SS)。用FT-IR和XRD等手段對其結(jié)構(gòu)進行了表征。在0.5mol/L H2SO4中，對PANI/PPy復(fù)合薄膜電極材料進行了循環(huán)伏安法、恒流充放電、交流阻抗譜等電化學(xué)性能測試，并用塔菲爾曲線(Tafel)研究了其耐腐蝕性