聚苯胺-表面修飾SnO2導(dǎo)電復(fù)合材料的制備及其性能研究.pdf

1、隨著電子設(shè)備的快速增多和科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,導(dǎo)電復(fù)合材料已成為眾多學(xué)者研究和探討的領(lǐng)域之一。聚苯胺(PANI)作為一種特殊結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電聚合物,由于其電導(dǎo)率可控,易合成,良好的抗氧化性能。此外,PANI還能通過(guò)氧化還原過(guò)程而儲(chǔ)存和釋放電荷,因而使其在二次電池和超級(jí)電容器等電子設(shè)備方面具有廣泛的潛在應(yīng)用價(jià)值。為了進(jìn)一步提高單一PANI材料的性能,本文以一種有效的方法制備 PANI/表面修飾SnO2導(dǎo)電復(fù)合材料,其中采用對(duì)氨基苯甲酸表面修飾Sn

2、O2納米顆粒以改善復(fù)合材料電化學(xué)性能的研究還尚未見(jiàn)報(bào)道。
　　本文首次選取對(duì)氨基苯甲酸(AB)作為修飾劑,在乙醇體系中超聲回流進(jìn)行SnO2納米顆粒表面處理,以得到表面修飾的納米顆粒(SnO2-AB),然后以過(guò)硫酸銨(APS)為氧化劑,采用溶液聚合法制備 PANI/表面修飾SnO2導(dǎo)電復(fù)合材料(PANI/AB-SnO2)。通過(guò)對(duì)PANI/AB-SnO2復(fù)合材料電化學(xué)性能(循環(huán)伏安曲線(xiàn)、電導(dǎo)率和交流阻抗曲線(xiàn))的測(cè)試分析及產(chǎn)率的計(jì)算,探

3、討了AB修飾劑用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、HCl濃度、APS氧化劑用量及SnO2-AB用量對(duì)復(fù)合材料各項(xiàng)性能的影響。采用紅外光譜(FT-IR)、X-射線(xiàn)衍射(XRD)、X-射線(xiàn)能量色散譜(EDS)和掃描電鏡(SEM)等測(cè)試方法對(duì)表面修飾過(guò)的SnO2顆粒和復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)、組成及形貌進(jìn)行表征。并在0.5mol/L H2SO4電解質(zhì)中,通過(guò)恒流充放電測(cè)試探討AB對(duì)復(fù)合材料電容性和循環(huán)穩(wěn)定性的影響。
　　研究結(jié)果表明:當(dāng)m(AB)/m(Sn

4、O2)比值為2:5,反應(yīng)溫度為0℃,反應(yīng)時(shí)間為8h,HCl濃度為1mol/L,n(APS)/n(An)比值為1:1,m(SnO2-AB)/m(An)比值為0.4:1時(shí),PANI/AB-SnO2復(fù)合材料的循環(huán)伏安峰電流和電導(dǎo)率最大,交流阻抗的電荷轉(zhuǎn)移電阻和電解質(zhì)擴(kuò)散電阻最小,且產(chǎn)率也達(dá)到最大,即表明在該條件下合成了電化學(xué)性能最佳的PANI/AB-SnO2復(fù)合材料。FT-IR和EDS譜圖分析表明,SnO2顆粒表面得到修飾,并通過(guò)溶液法成功地

5、合成PANI/AB-SnO2復(fù)合材料。XRD和SEM表明,AB能改變SnO2顆粒的分散性,抑制PANI的結(jié)晶和一維生長(zhǎng)趨勢(shì),且AB通過(guò)化學(xué)吸附增強(qiáng)了PANI與SnO2間相互作用力,使兩者間能緊密結(jié)合。電化學(xué)性能測(cè)試表明,電解質(zhì)在PANI/AB-SnO2復(fù)合材料中的擴(kuò)散系數(shù)是同等條件下合成的PANI/SnO2的2倍,在5m·Acm-2電流密度下,PANI/AB-SnO2的比電容能達(dá)到259.5F·g-1,比PANI/SnO2(175.5F