導電聚合物復合材料的合成及其在超級電容器電極材料中的應用研究.pdf

1、超級電容器是一種新型儲能裝置，它集合了物理電容器高功率及傳統(tǒng)電池高能量密度的優(yōu)點，已成為新型化學電源家族中的重要成員?，F(xiàn)階段有關超級電容器的研究多集中于電極材料，主要包括雙電層型碳基材料和贗電容型材料(過渡金屬氧化物和導電聚合物)。其中，導電聚合物因具有獨特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的物理化學性能而受到廣泛關注，但其致命弱點是循環(huán)性能差。為此，常常將其與雙電層型碳基材料進行復合作超級電容器電極材料，以揚長避短，發(fā)揮不同材料之間的正協(xié)同作用。在此，我們

2、制備了基于導電聚合物的復合電極材料，并就相關材料的電化學性能以及材料成分、結(jié)構(gòu)和形貌等特性進行了詳細研究。主要內(nèi)容如下：
　　1.通過原位聚合方法制備不同配比的聚吡咯/氧化石墨(PPy/GO)復合物，再經(jīng)NaBH4還原得到聚吡咯/還原氧化石墨烯(PPy/RGO)復合物，采用X射線衍射、紅外光譜和場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)對其結(jié)構(gòu)和形貌進行物理表征。采用循環(huán)伏安、恒電流充放電和交流阻抗等電化學方法系統(tǒng)研究了所制備樣品的電化學

3、性能。實驗結(jié)果表明，在電流密度為0.5A/g、吡咯(Py)與GO質(zhì)量比為95︰5時，還原前后得到的復合物比電容分別可達401.5F/g和314.5F/g，遠高于單純的GO(34.8F/g)和PPy(267.5F/g)。經(jīng)過1200圈循環(huán)穩(wěn)定性測試后，PPy/RGO復合物比電容保持率為62.5％，與PPy和PPy/GO(電容保持率分別為16.8%和46.4%)相比，PPy/RGO表現(xiàn)出更好的循環(huán)穩(wěn)定性能，有望成為超級電容器電極材料。

4、>　　2.首先采用兩步法制備出均勻分散的SnO2/還原氧化石墨烯(SnO2/RGO)二元復合物，然后再以二元復合物為載體，通過化學氧化法聚合吡咯(Py)單體，制備出SnO2/還原氧化石墨烯/聚吡咯(SnO2/RGO/PPy)三元復合材料。利用紅外光譜(FT-IR)、X射線衍射(XRD)和場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)對復合材料結(jié)構(gòu)和形貌進行物理性能表征，利用循環(huán)伏安、恒電流充放電和交流阻抗對復合材料進行電化學性能研究，并討論了不同含量的P

5、Py對復合材料的結(jié)構(gòu)和性能的影響。結(jié)果表明，所合成的三元復合材料的比電容隨PPy含量的增加而增大，最大達到305.3F/g。三元復合物電容性能增強源于SnO2、RGO與PPy三者之間的協(xié)同作用，以及材料的層狀結(jié)構(gòu)和較大的比表面積。
　　3.采用兩步法成功構(gòu)筑SnO2/還原氧化石墨烯/聚苯胺(SnO2/RGO/PANI)三元復合材料。首先制備出均勻分散的SnO2/還原氧化石墨烯(SnO2/RGO)二元復合物，然后再以二元復合物為載體

6、，通過化學氧化法聚合苯胺(An)單體獲得終端產(chǎn)物。利用傅立葉紅外光譜(FT-IR)、X射線衍射(XRD)和場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)對復合材料結(jié)構(gòu)和形貌進行物理性能表征，利用循環(huán)伏安、恒電流充放電和交流阻抗對復合材料電化學電容性能進行研究，并討論了不同含量的PANI對復合材料的結(jié)構(gòu)和性能的影響。結(jié)果表明，所合成的三元復合材料的比電容隨PANI含量的增加而增大，最大達到424.8F/g，其電容性能增強源于SnO2、RGO與PANI三者的