電化學(xué)法制備聚苯胺內(nèi)填充碳納米管復(fù)合多孔膜及電學(xué)性能研究.pdf

1、基于導(dǎo)電高分子的超級(jí)電容材料具有制備成本低，內(nèi)阻小，比容量大等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為新能源領(lǐng)域研究者關(guān)注的焦點(diǎn)。然而目前所合成的導(dǎo)電高材料都存在一個(gè)共同的缺陷，即在反復(fù)充放電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的體積變化，進(jìn)而造成其有效電容的減小以及電極的退化。因此如何抑制導(dǎo)電高分子材料的體積膨脹，從而有效提高導(dǎo)電高分子基-超級(jí)電容材料的壽命已經(jīng)成為該材料能否被進(jìn)一步應(yīng)用的關(guān)鍵。本文中我們?cè)O(shè)計(jì)了一種新型的結(jié)構(gòu)：即將導(dǎo)電高分子(聚苯胺，PANI)填充在直徑僅10納米

2、的取向排列的多壁碳納米管內(nèi)部，利用碳納米管的納米孔道抑制導(dǎo)電高分子鏈在反復(fù)充放電過(guò)程中的體積變化，從而制得一種新型的長(zhǎng)壽命柔性薄膜電容器材料。我們首先利用預(yù)先取向排列的碳納米管陣列多孔膜為原料，借助濃度差和壓力差驅(qū)動(dòng)苯胺單體擴(kuò)散進(jìn)入碳管空腔內(nèi)部，然后采用原位電化學(xué)聚合的方法在多壁碳納米管的中空部分高效聚合填充了直徑約為8納米的超長(zhǎng)聚苯胺納米線(長(zhǎng)度可達(dá)微米級(jí)別)。所填充的聚苯胺的量可以通過(guò)改變電化學(xué)聚合參數(shù)靈活控制。我們制備的這種聚苯胺

3、@碳納米管陣列結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在碳納米管的惰性石墨烯外壁為導(dǎo)電高分子提供了很好的保護(hù)作用，可有效防止其氧化降解；同時(shí)取向排列的陣列結(jié)構(gòu)也為電子的快速遷移提供了很好的路徑。更重要的是，碳納米管的納米受限孔道可以有效抑制聚苯胺材料在反復(fù)充放電過(guò)程中的結(jié)構(gòu)變化，從而極大的提高了該類型器件的使用壽命。通過(guò)這種方法我們制備的聚苯胺@碳納米管陣列柔性薄膜電容器材料表現(xiàn)出良好的電學(xué)性能，在電流密度為1 mAcm-2條件下，比電容可達(dá)到356 mFcm-