納米碳纖維表面聚苯胺包覆層結構與超級電容性質研究.pdf

1、超級電容器作為新型的儲能裝置能在幾秒鐘內存儲和釋放出能量，具有功率密度大的優(yōu)點，另外，超級電容器比普通電池的使用壽命長并且安全性更好，廣泛應用于便攜式電子、電腦備份系統及汽車輔助電力系統等領域中。在超級電容器的裝置中，電極材料決定著整個電容器的性能，故越來越多的課題組著力于對電極材料的研究。通過靜電紡絲產生的納米碳纖維具有理想的一維結構，當與聚苯胺復合并用作電極材料時，兩者通過協同作用充分利用了雙電層電容和贗電容，能夠提高超級電容器的綜

2、合性能。本文采用快速混合原位聚合法和界面聚合法在納米碳纖維表面包覆生長聚苯胺，重點研究在碳纖維上聚苯胺的微觀結構及其對超級電容性質的影響。
　　在快速混合原位聚合法中，分別選用Fe2(SO4)3和APS/FeSO4作為氧化劑，研究反應參數對產物結構與性能的影響。當Fe2(SO4)3作為氧化劑時，改變反應時間、氧化劑濃度、苯胺（An）濃度，聚苯胺包覆層的結構就會產生相應的變化，其對超級電容性質也會產生明顯的影響。結果表明當反應時間為

3、7天， Fe2(SO4)3與An的摩爾比為8:1，An濃度為0.05 M時，纖維表面包覆生長了粒狀聚苯胺，并且分布均勻，增大了復合電極材料與電解質的接觸面積，使得在充放電過程中，電極材料與電解液有充分的接觸，比電容能達到188.8 F g-1。當選用復合氧化劑 APS/FeSO4時，由于 APS與FeSO4反應生成的4SO-4·的氧化還原電位較高，大大的縮短了反應時間，同時，系統地研究反應時間和苯胺濃度對材料的微觀結構及其超級電容性能的

4、影響。得出當反應時間為6 h，An濃度為0.03 M時，聚苯胺呈定向細微錐狀，且間隙均勻地分布于納米碳纖維表面，能獲得150.8F g-1的比電容。
　　利用界面聚合法，能夠有效地控制聚苯胺在液相中的生長速度，即使在較高苯胺濃度下，仍能獲得較好形貌。在本實驗中，反應時間和苯胺濃度對聚苯胺包覆層結構及超級電容性質存在顯著的影響。結果表明，當反應時間為3 h， An濃度為0.1 M時，聚苯胺包覆層呈錐狀結構，長度可以達到50 nm，直