分级多孔聚吡咯膜的界面自组装合成与电化学电容性

通过界面自组装聚合,在长链表面活性剂OP10的辅助下成功制备了分级多孔结构聚吡咯膜。对所得聚吡咯的分子结构、微观形貌和电化学性能分别进行了表征和研究。结果表明：界面聚合中引入OP10对聚吡咯的分子结构并没有影响,但对其微观形貌却具有重要作用。当OP10的用量优化为0.02 g时,聚吡咯可自组装形成分级多孔结构,既有纳米孔（约100 nm）,也有亚微米孔（200~1000 nm）和微米孔（1~3.5 μm）。由于相对较高的活性表面积和总孔体积,分级多孔聚吡咯作为电极材料最大比电容可达357 F·g^-1,比相同条件下传统界面法制备的聚吡咯高70%以上。此外,2000次充放电循环后该材料仍保持初始比电容的87.6%,表明其优异的循环稳定性。     

普鲁士蓝镶嵌聚吡咯薄膜电极的制备及其电化学电容性质的研究

为提高聚吡咯电极材料电化学性能，研制出一种普鲁士蓝(PB)镶嵌聚吡咯(PPy)薄膜电化学电容器电极。采用化学沉淀法结合气相聚合(VPP)法将同步合成的PB引入PPy薄膜中，制备了自支撑聚吡咯/普鲁士蓝(PPy/PB)复合电极材料。利用扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线粉末衍射技术等对复合材料的形貌及结构进行表征。在三电极体系和对称超级电容器中研究PPy/PB复合材料的电化学表现，研究结果表明，PPy/PB复合材料组装的超级电容器比电容高达447.6 F/g。不同电流密度下充放电性能研究表明，电流密度从1.0 A/g增大到10.0 A/g时，PPy/PB比容量保持率为70.8%,具有优异的倍率性能。通过4 000次恒流充放电后PPy/PB电容保持率为76.9%,高于纯PPy电极材料，显示出较好的电容性能。     

聚苯胺和聚吡咯纳米颗粒的制备及其电化学性能研究

采用低温化学氧化法合成了聚苯胺和聚吡咯纳米颗粒,并以聚苯胺和聚吡咯纳米颗粒为电极材料,组装成电化学电容器,利用测试循环伏安、交流阻抗和恒流充放电性能研究两者的电化学性能。结果表明,低温下合成的聚苯胺和聚吡咯呈纳米颗粒堆积状,粒径分别为200,300 nm;当电流密度为1 mA/cm2时,在1 mol/L H2SO4电解液中,聚苯胺比电容达480.30 F/g,聚吡咯比电容达205.51 F/g。     

聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制备及电化学性能研究

分别采用物理球磨混合法、化学原位聚合法和化学原位聚合-还原法制备了聚吡咯/氧化石墨烯混合物、聚吡咯/氧化石墨烯(PPy/GO)和聚吡咯/还原氧化石墨烯(PPy/RGO)复合材料。通过三电极测试其电化学性能(循环伏安、恒流充放电和交流阻抗)。结果表明,通过化学原位聚合法制备的PPy/GO(304. 5 F/g)比电容远高于物理混合(16 F/g)和聚吡咯/还原氧化石墨烯(126. 4 F/g)。化学法原位聚合法制备PPy/GO最佳条件是冰浴条件下和加入表面活性剂对羟基苯磺酸钠。并通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对化学原位制备的PPy/GO组成、结构和形貌进行了表征。     

层级NiS@CoS复合微米花超级电容器电极材料的研究

在CoS纳米花基底上生长NiS合成层级NiS@CoS复合微米花材料,微米花由许多不规则纳米片交错组装而成。该微观形貌可缩短电子传输途径,使材料不易团聚,提高循环稳定性。结果表明,层级NiS@CoS复合微米花具有优良的超级电容器电极性能,在6 mol/L KOH溶液中,电流密度为2 A/g时比电容量最高达到1 205 F/g;复合材料电极在功率密度为400 W/kg时,能量密度可达26.8 Wh/kg; 1 000圈恒电流充放电循环后,比电容仍可保持其初始电容的91.27%。表明制备的层级NiS@CoS复合微米花可用作超级电容器电极材料。     

对甲基苯磺酸钠掺杂聚吡咯/二氧化钛纳米管阵列全电池的电化学储锂性能

采用电化学方法制备了对甲基苯磺酸钠掺杂的聚吡咯(TsONa/PPy)锂离子电池正极材料和二氧化钛纳米管阵列(TiO_2NT)负极材料。利用扫描电子显微镜和X射线能量色散光谱仪研究了样品的微观结构及形貌,并进一步组装成全电池,利用恒流充–放电和循环伏安(CV)技术测试了其电化学性能。结果表明:对甲基苯磺酸钠掺杂的聚吡咯正极材料是由直径为3μm左右的微球组成,二氧化钛负极材料则呈现三维有序纳米管阵列形貌,两种电极材料的表面皆凸凹不平;由二者组成的全电池首次放电比容量约为105 mA·h/g,经过50次循环后,可逆放电比容量仍保持在65 mA·h/g,表现了良好的循环稳定性,此外还表现了良好的倍率性能。     

介孔纳米片构筑具有微纳分级结构的ZnCo_2O_4微米花及制备高比能锂离子电池

报道了用水热法合成具有微纳分级结构的Zn Co_2O_4微米花,这种微纳分级结构在纳米尺度上是平均厚度为90nm的纳米片,并且纳米片上分布着4~12nm的介孔,借此可以极大地提高电极材料与电解液的接触面积;卷曲的纳米片进一步组装成尺度为2~4μm的具有玫瑰花状的微米花,通过微米尺度的3D结构可以防止电极材料在充放电过程中发生堆叠。研究表明这种微纳分级结构的电极材料适用于制备高比能的锂离子电池,并表现出良好的充放电能力、循环稳定性和倍率性能。如在200m A/g电流密度下经140次循环后放电容量高达935m Ah/g;在1000m A/g电流密度下经250次循环后放电容量仍达到567.4m Ah/g。     

石墨烯气凝胶-聚吡咯复合正极及水系锌离子二次电池

本文以氧化石墨烯为原料,抗坏血酸为还原剂,通过水热法制备石墨烯水凝胶并冻干制得石墨烯气凝胶,以此为载体聚合聚吡咯作为锌电池正极活性物质,从而得到聚吡咯-石墨气凝胶电极材料。通过扫描电子显微镜、X射线衍射、电化学工作站对其进行结构表征与电化学性能测试。结果表明聚吡咯-石墨气凝胶正极材料具有多孔结构,赋予锌电池优异的电化学特性与循环性能。     

吡咯量对原位聚合控制结晶法制备LiFePO4/C正极材料的影响

以原位聚合聚吡咯控制结晶法合成的介孔FePO4/PPy为前躯体制备了锂离子电池纳米LiFePO4/C正极材料.用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜以及充放电测试和交流阻抗等研究了吡咯用量对合成材料的结构、形貌和电化学性能的影响.结果表明:LiFePO4/C正极材料与FePO4/PPy前驱体有相似的形貌,吡咯的用量对材料的电化学性能影响较大,当吡咯的加入量为1.0mL时,材料粒径较小,分布均匀,电化学性能最优,在0.1C倍率下的放电比容量为149.0 mA·h/g,且循环过程中容量保持率高.     

含磺酸基染料掺杂聚吡咯的研究进展

本文介绍了聚吡咯的分子结构、本征态的导电机理和制备方法。总结了近些年来使用含有磺酸基染料作为掺杂剂制备聚吡咯,并总结了其对聚吡咯的性能和微观形貌的影响。最后对使用含有磺酸基团的染料作为掺杂剂制备聚吡咯在生产生活中的应用进行了展望。     

聚吡咯/碳纳米管复合阴极材料的制备及电容性脱盐研究

以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为掺杂剂,采用化学氧化法制备了聚吡咯/碳纳米管(DBS-PPy/CNTs)复合阴极材料。针对不同浓度的SDBS,考察了材料的表面形貌、电化学性能及以DBS-PPy/CNTs电极为阴极、CNTs电极为阳极构成的电容法脱盐单元的吸附性能。结果表明,在SDBS浓度为1.0 mmol/L时,所制备的DBS-PPy/CNTs复合纳米材料综合性能最佳,电极的比电容为97.85 F/g,约为CNTs电极的4.3倍;组成电容法脱盐单元(CDI)时,电极对Na+的比吸附量为21.55 mg/g,是CNTs为阴极时的3倍。在吡咯聚合过程中引入掺杂离子是实现该类材料导电性和离子吸附选择性的重要技术手段。     

基于Co_3O_4/C复合水凝胶的全固态柔性超级电容器的研究

以沸石咪唑骨架-67(ZIF-67)为前驱体,采用两步煅烧法制备了四氧化三钴/碳(Co_3O_4/C)纳米复合材料。利用自由基聚合法合成了Co_3O_4/C-聚丙烯酰胺水凝胶,进一步在水凝胶框架中原位聚合电化学活性聚吡咯颗粒,制备具有优异机械性能的柔性复合电极材料。在此基础上,将该柔性电极材料和水凝胶电解质组装成全固态柔性超级电容器;实验结果表明,Co_3O_4/C纳米材料与导电聚合物复合电极材料具有优异的超级电容器性能。通过恒流充放电曲线计算得到该器件具有197.83 m F/cm~2的面电容。在电化学循环10 000圈后该器件的容量仅下降9%,展示了其优异的循环稳定性;此外,该电容器具有的优异机械柔性,使其有望应用于未来柔性电子器件。     

电化学溶液pH值对聚吡咯铝电容器性能的影响*

采用化学聚合和电化学聚合两步法制备聚吡咯铝电解电容器,研究了电化学溶液pH值对聚吡咯的微观形貌及聚吡咯铝电解电容器的电容量和等效串联电阻的影响。结果表明,随着电化学溶液pH值增加,聚吡咯的颗粒增大,分布越来越松散,电容器的电容量减小、等效串联电阻增大。在电化学聚合溶液pH=2条件下,制备的聚吡咯致密性高,颗粒小且均匀,且相应的电容器具有最高的电容量和最低的等效串联电阻,其值分别为18.3μF和20.4 mΩ。     

超疏水导电聚吡咯材料的研究进展

超疏水固体材料在防腐、防雾、防结冰与自清洁等方面中有着非常重要的应用前景.着重讲述了由表面微观形貌调控或低表面能物质掺杂来制备超疏水导电聚吡咯材料的研究进展和应用现状,概括了现有超疏水导电聚吡咯材料制备和性能方面存在的一些难题.     

原位聚合制备聚吡咯/石墨烯复合材料及其电化学性能研究

通过原位聚合法制备出聚吡咯/石墨烯(PPy/GE)复合材料。用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等分析手段对复合材料的结构和形貌进行表征,发现聚吡咯均匀地包覆在石墨烯表面。循环伏安测试表明复合材料对电极对I-/I3-电解质氧化还原体系具有较好的催化能力。电化学交流阻抗测试结果说明掺入聚吡咯后可有效降低石墨烯对电极的电荷转移阻抗。组装成染料敏化太阳能电池(DSSCs),在AM 1.5(100mW.cm-2)的模拟太阳光照射下,得到4.12%的光电转换效率。     

In_2O_3介孔微米片的水热法制备及生长机理研究

利用水热法结合热处理技术,以In(NO_3)3、蔗糖和Na_2SO_4为原料制备了In_2O_3六边形微米片。微米片为立方相多晶结构,直径达到十余个微米、厚度仅有100~150 nm,内部多孔。微米片的氮气吸脱附等温线表明材料属于介孔材料,孔径分布于25~125 nm,产物的BET比表面积只有12.8 cm3/g,可能是表面颗粒覆盖了内部孔洞造成。分析了材料的生长机理,认为SO_42-的配位作用既减缓了前驱体的生长速度,又使前驱体颗粒相互组装形成微米片,蔗糖改善了分散性。     

无模板-自组装法制备多孔二氧化钛工艺研究

采用无模板自组装法制备多孔二氧化钛,通过改变合成温度和时间探索最优的合成工艺。采用X射线衍射、傅里叶红外光谱、紫外-可见光光谱、比表面积和孔结构测试、透射电子显微镜、荧光光谱分析等表征手段表征其结构与性能。结果表明:通过合成中间体乙二醇钛进而制备多孔二氧化钛的工艺可行;合成温度为175℃、时间为4 h,制备的多孔二氧化钛微观形貌为微米棒状上分布纳米级的孔,这种纳米级的孔不是通过堆垛形成,其比表面积为92.348 m2/g,平均孔径为4.887 nm,具有优异的光催化性能和沉降性能。     

掺水量对聚吡咯高分子膜电化学性能的影响

在0.1 mol/L吡咯+0.2 mol/L Na Cl O4的乙腈溶液中加入不同含量[0,3%,6%,9%(体积分数)]的水,采用循环伏安法制备了聚吡咯(PPy)高分子膜。利用扫描电子显微镜(SEM)对其表面形貌进行了观察,利用恒电流充放电曲线研究了其电化学性能。比较了不同电流密度下不锈钢/聚吡咯(SS/PPy)比电容和能量密度,当电流密度由1 m A/cm2增大到5 m A/cm2时,PPy(6%)电极的比电容下降幅度最小,下降了21.6%。     

掺水量对聚吡咯高分子膜电化学性能的影响

在0.1 mol/L吡咯+0.2 mol/L Na Cl O4的乙腈溶液中加入不同含量[0,3%,6%,9%(体积分数)]的水,采用循环伏安法制备了聚吡咯(PPy)高分子膜。利用扫描电子显微镜(SEM)对其表面形貌进行了观察,利用恒电流充放电曲线研究了其电化学性能。比较了不同电流密度下不锈钢/聚吡咯(SS/PPy)比电容和能量密度,当电流密度由1 m A/cm2增大到5 m A/cm2时,PPy(6%)电极的比电容下降幅度最小,下降了21.6%。     

聚吡咯碳复合材料的制备及其作为超级电容器电极的性能

通过化学合成的方法,制备得到聚吡咯/碳(PPyC)复合材料。在本文中,通过改变吡咯单体用量,制备出不同聚吡咯含量的PPyC,并采用循环伏安法,恒电流充放电法,交流阻抗等方法对其电化学性能进行表征。结果表明活性碳与聚吡咯的质量比为1∶6时,所制备的聚吡咯/碳复合材料的电化学性质最佳,其比电容可以达到411.8F·g~(-1)。