RuO2/聚吡咯复合电极的制备及性能

通过热分解法及电化学聚合法的复合工艺制备了RuO2/聚吡咯(PPy)电极材料。使用涂覆热分解法于260℃热处理3h制备得RuO2薄膜,通过电化学聚合法把PPy粒子沉积在RuO2薄膜上。XRD表明该复合物为非晶相;红外光谱测试揭示了相对应离子结合在复合物中;SEM揭示了PPy粒子的增长规律。循环伏安及恒流充放电测试了该复合电极的电化学性能。沉积时间<25min时,复合电极的电容量与沉积时间呈递增关系;沉积时间>25min时,复合电极的电容量与沉积时间呈递减关系。复合电极的比电容则随沉积时间的增加而减小。沉积时间为25min时,其比电容为471F/g。RuO2/PPy电极循环稳定性较好。     

聚苯胺/改性石墨电极的制备及电容性能研究

采用恒电流法、脉冲电流法、循环伏安法及自聚合法4种聚合方法将聚苯胺(PANI)沉积在改性石墨(MGE)上,制备了PANI/MGE复合电极。利用扫描电镜和红外光谱对PANI/MGE的微观形貌和分子结构进行表征;利用循环伏安法、恒电流充放电及电化学阻抗谱测试研究PANI/MGE的电化学性能。结果表明:脉冲电流法聚合所得PANI/MGE具有最高的单位面积电容量和良好的倍率特性,放电电流为10mA/cm2时,比电容可达3.35F/cm~2;在-0.2~0.8V区间内具有良好的电容性能,且经1000次扫描后,循环电容保持率为82.64%,可以用作赝电容器的电极材料。     

聚苯胺-石墨烯/聚酰亚胺复合导电纱的制备及其超电容特性

为了提高石墨烯/聚酰亚胺(rGO/PI)复合纱线电极的电化学性能,采用电化学聚合法在rGO/PI复合纱线表面沉积聚苯胺(PANI)颗粒,研究了沉积时间对PANI-rGO/PI复合导电纱的形貌及增重的影响。结果表明, PANI在rGO/PI复合纱线表面均匀沉积,且沉积量随着沉积时间的增加而增大。采用循环伏安法(CV)、恒流充放电法(GCD)研究了PANI-rGO/PI复合导电纱线的电化学行为。结果表明, PANI沉积时间对纱线电极的循环伏安特性、恒流充放电曲线等有很大的影响,当PANI沉积时间为900 s时,所得PANI-rGO/PI复合纱线电极的循环伏安特性和恒流充放电性能表现均最优,比电容为81.22 F·cm^-3,而rGO/PI纱线电极仅为16.4 F·cm^-3。以最优工艺制得的PANI-rGO/PI复合导电纱作为电极组装了纤维状超级电容器,采用交流阻抗谱法(EIS)、 CV及GCD对器件进行电化学性能表征。结果表明,该器件体积比电容可达41.73 F·cm^-3,在充放电3 000次后比电容依然能够维持在85%左右,所得纤维状超级电容器经过串联可成功驱动LED灯。     

微型超级电容器PPy/GO-RuO2复合膜电极的制备与电化学性能

为了解决氧化钌(RuO₂)沉积电位过高, 难以在三维微结构金属集流体上直接沉积的问题, 提出采用分步电沉积方法在微三维结构镍(Ni)集流体上制备RuO₂复合膜电极, 即先在三维微结构Ni集流体上沉积聚吡咯/氧化石墨烯(PPy/GO)薄膜作为基底, 经热处理后, 在基底上二次沉积出RuO₂颗粒, 最后再对RuO₂复合薄膜进行二次热处理。扫描电子显微镜(SEM)观察显示, 随着热处理温度的升高, 薄膜表面多孔结构增多, 达到了提高膜电极结构孔隙分布的目的。能量分散谱(EDS)和X射线光电子能谱分析(XPS)表明, 薄膜中无定形RuO₂·xH₂O的存在保证了膜电极的大比容量。电化学性能测试结果表明, 经105℃处理后的膜电极电化学性能最佳, 比电容为28.5 mF/cm², 能量密度为0.04 Wh/m², 功率密度为14.25 W/m²。采用分步电沉积方法制备出的RuO₂复合薄膜是一种良好的MEMS超级电容器电极材料。     

聚苯胺/聚吡咯复合薄膜电极的制备及其超电容和耐腐蚀性

在聚苯胺(PANI)和聚吡咯(PPy)的相应单体溶液中,采用循环伏安法(CV)在不锈钢基体(SS)上分层聚合制备了具有聚苯胺/聚吡咯复合薄膜(PANI/PPy/SS)的电极材料。用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)对其结构进行了表征。在0.5mol/L H2SO4中,对PANI/PPy/SS电极材料进行了循环伏安法、恒流充放电、交流阻抗谱(EIS)等电化学性能测试,并用塔菲尔曲线(Tafel)研究了其耐腐蚀性能。结果表明,当电流密度为5mA/cm2时,PANI/PPy/SS电极材料比电容达747.5F/g,且复合膜的腐蚀电位相对于单纯的PANI、PPy薄膜分别正移了0.064V、0.117V,表现出较好的耐腐蚀性,是一种应用前景很好的超级电容器材料。     

聚苯胺-炭微球复合材料的制备及其电化学性能（英文）

通过电化学沉积法制备得到聚苯胺/炭微球(PANI/CMS)复合电极材料,通过场发射扫描电子显微镜和红外光谱对PANI/CMS复合材料进行形貌和结构表征。并采用循环伏安、恒电流充放电、电化学阻抗谱及循环寿命测试等技术考察其电化学行为。结果表明:PANI均匀包覆于CMSs表面;在电流密度为1 A·g~(-1)时,复合材料的比电容达到206 F·g~(-1);PANI/CM S复合材料表现出优异的电化学稳定性。说明PANI/CMS复合材料有望作为电极材料用于超级电容器。     

PANI/MnOC生物质碳基电极材料的制备及电化学性能研究

聚苯胺(PANI)在连续充放电后出现结构塌陷,导致其循环稳定性变差的问题。采用原位聚合技术,使苯胺在生物质碳(MnOC)材料表面发生原位聚合,控制PANI颗粒在MnOC表面有序生长,制备的PANI/MnOC复合电极材料同时具备MnOC双电层电容和PANI法拉第赝电容的特征。对材料的分析测试结果表明,PANI/MnOC复合电极材料由微孔、介孔及大孔的多孔网络构成,有利于电荷的存储及传输。由电化学性能测试结果可知,PANI/MnOC复合电极材料相比于PANI,电流密度为1.0 A/g时比电容为385.0 F/g,高于PANI(158.7 F/g)。在2.0 A/g电流密度下,进行5000次连续循环充放电后,复合电极材料的电容保持率达到82.2%。     

MnO2/SMWCNT/PANI三元复合材料的合成及其电化学电容性能

用液相沉淀法制备了二氧化锰/酸化多壁碳纳米管(MnO₂/SMWCNT)和二氧化锰/酸化多壁碳纳米管/聚苯胺(MnO₂/SMWCNT/PANI)电极材料。通过循环伏安、恒电流充放电等方法测试了样品的电化学性能。结果表明, 当MnO₂:SMWCNT:PANI的质量比为1:1:0.4时,它的电化学性能最好, 在0.1 A/g电流密度下的比电容为318.6 F/g, 氧化电流为6.02 A/g, 循环100次后电流保持率保持在92.7%。     

石墨烯/MnO2纳米片复合薄膜的制备及其超级电容性能研究

采用两步界面组装法制备石墨烯/MnO₂纳米片(GMTF)三维复合薄膜电极，研究了复合薄膜的电化学性能。结果表明，MnO₂的赝电容和石墨烯的双电层电容相互协调，使得GMTF复合薄膜材料比单一的MnO₂纳米片或者石墨烯材料具有更佳的电化学性能。在三电极体系中，GMTF电极的比电容在5mV/s时达156.54mF/cm²,远高于石墨烯(40.24mF/cm²)和MnO₂纳米片(69.03mF/cm²)。此外，在两电极体系中，基于GMTF复合薄膜的固态超级电容器也显示出较高的面积比电容(120.49mF/cm²)和质量比电容(204.22F/g)、优良的循环性能。在功率密度为39mW/cm³时，能量密度能够达到1.735mWh/cm³。     

聚苯胺/碳纳米管复合材料的制备及其电容性能研究

通过在多壁碳纳米管(MWCNTs)表面原位电化学聚合聚苯胺(PANI)制备聚苯胺/碳纳米管(PANI/MWCNTs)结构复合材料。用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)对制备的聚合物形貌进行了表征。结果表明,制备的PANI/MWCNTs复合材料具有纤维状结构。采用循环伏安法(CV)和计时电流法(CP)表征该复合材料的电化学性能。通过调控了碳纳米管的管径和聚苯胺的厚度,研究其对复合材料比电容的影响规律。实验结果表明,在恒电流充放电的电流密度为0.5 mA/cm²条件下,碳纳米管的管径为50 nm,聚苯胺循环沉积CV圈数为5圈时复合材料的比电容最大,达到147.6 F/g。以上研究为制备出新型结构的聚苯胺/碳纳米管超电容材料提供了科学指导和理论依据。     

接枝聚合聚苯胺/CeO2-COOH复合材料的性能及聚合机制

对二氧化铈(CeO2)进行羧基化改性得到羧基化二氧化铈(CeO2-COOH),并与苯胺(An)接枝聚合得到核壳结构聚苯胺/二氧化铈复合材料(PANI/CeO2-COOH)。采用红外光谱、X射线光电子能谱、X射线衍射、热重分析、扫描电子显微镜及旋转圆盘电化学测试技术分析材料的结构及性能。结果表明,CeO2-COOH的CeIII/CeIV的比值接近1,具有较高的表面氧空位;PANI/CeO2-COOH中PANI接枝效果较好,而且与纯PANI结构相同;CeO2-COOH与PANI之间通过价键接枝形成的PANI/CeO2-COOH复合材料起始分解温度在228℃左右,且在200~600℃内的分解速率较慢,表现出较好的热稳定性;在1mol/LH2SO4中对电极进行循环伏安和恒电流充放电测试,PANI/CeO2-COOH复合材料电极不仅具有良好的峰对称性和最高阳极峰电流,而且还具有较好的电容性能,当电流密度为0.5A/g时,比电容达到149.5F/g。     

石墨烯的种类对剑麻纳米纤维素/石墨烯/聚苯胺复合材料电化学性能的影响

基于绿色可再生的剑麻纳米纤维素,采用超声分散方法制备剑麻纳米纤维素/石墨烯(CNF/G)分散液,通过机械共混法制备剑麻纳米纤维素/石墨烯/聚苯胺(CNF/G/PANI)复合材料,采用红外光谱、X射线衍射、拉曼光谱和扫描电镜对复合材料的结构和形态进行表征,采用循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等方法研究材料的电化学性能,侧重研究石墨烯的种类对CNF/G/PANI复合材料电化学性能及结构的影响。结果表明,加入石墨烯纳米片(GNS),聚苯胺(PANI)和剑麻纳米纤维素(CNF)穿插于GNS中,产生较多的孔洞,复合材料的比电容最高值达到322.25 F/g,内阻仅为0.77Ω,在5 A/g的电流密度下,循环充放电1000次,复合材料的电容保持率达到76.92%。     

交联网状聚苯胺/多壁碳纳米管复合物的合成及电容性能

以樟脑磺酸为掺杂酸,过硫酸铵为引发剂,丁二酸二异辛酯磺酸钠为表面活性剂,通过简单的化学氧化法成功地制备出具有交联网状结构的聚苯胺(PANI),并通过原位聚合法获得了聚苯胺/多壁碳纳米管(PANI/MWCNT)复合物。形貌分析结果表明,交联结构的PANI成功地包覆在MWCNT表面。电容性能测试结果显示,当电流密度为0.5 A/g时,PANI/MWCNT复合物的比电容高达639.7 F/g,较纯PANI的比电容(498.7 F/g)有显著提高。在5.0 A/g的电流密度下,经1000次充放电循环后,PANI/MWCNT复合物的电容仍保持为初始值的77.2%,而纯PANI的电容保持率仅为65.1%,表明MWCNT的引入能够较好地改善PANI的电化学稳定性。     

三维多级孔石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及电化学性能

采用水热法合成聚糠醇（PFA）,探究了表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮（PVP）添加量和反应时间对PFA微观形貌的影响。将改进Hummers法制备的氧化石墨烯（GO）对PFA、泡沫Ni进行包覆,探讨了PFA模板与GO不同质量比的包覆效果。去模板后成功构筑三维大孔石墨烯（3D rGO）,3D rGO再经KOH活化获得三维多级孔石墨烯（3D PrGO）,3D PrGO经与聚苯胺（PANI）原位复合获得3D PrGO/PANI复合材料。采用XRD、SEM、TEM、FTIR、XPS和比表面（BET）分析法对材料的物相组成、微观结构、形貌、比表面和孔径进行表征,采用循环伏安、恒流充放电、电化学阻抗谱分析了3D PrGO/PANI复合材料的电化学性能。结果表明:通过控制糠醇、PVP及水的比例,在180℃水热反应24 h成功制备了球径在500 nm左右的PFA微球。在PFA与GO质量比为1∶1时包覆效果最佳。450℃热处理6 h成功去除PFA模板并形成400~600 nm左右的大孔,经KOH活化后,在3D PrGO上形成介孔结构。3D PrGO/PANI复合材料在0.5 A/g电流密度下比电容为433 F/g,在1 A/g下1 000次循环充放电之后,3D PrGO/PANI复合材料的比电容保留率为75%,高于纯PANI的69%。      

超级电容器用聚苯胺/有序介孔炭复合电极的性能

利用原位聚合法制备了聚苯胺/有序介孔炭复合材料.通过恒流充放电、循环伏安和交流阻抗测试考察了不同聚苯胺含量对聚苯胺/有序介孔炭复合材料电化学性能的影响.研究表明:与纯的有序介孔炭和聚苯胺相比,聚苯胺/有序介孔炭复合材料具有更高的比容量,良好的稳定性和充放电循环性能.当聚苯胺质量分数为60%,电流密度为0.1A·g-1时,比容量可以达到409F·g-1.     

接枝聚合法制备PANI/CeO_2-APTMS复合材料及其电化学性能

对氧化铈(CeO_2)进行3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)修饰得到改性氧化铈(CeO_2-APTMS),并与苯胺(An)发生接枝聚合,制备出CeO_2-APTMS为载体,负载聚苯胺(PANI)的复合材料PANI/CeO_2-APTMS。采用红外光谱、X射线衍射、热重分析及旋转圆盘电化学测试技术,将PANI/CeO_2-APTMS复合材料同未经改性PANI/CeO_2复合材料、纯PANI电化学性能进行比较。结果表明,PANI/CeO_2-APTMS中PANI接枝效果最好,而且CeO_2-APTMS表面接枝PANI与纯PANI结构相同;经过APTMS修饰CeO_2与PANI之间通过价键接枝成PANI/CeO_2-APTMS的起始分解温度在242℃左右,且在200~600℃内的分解速率最慢,PANI/CeO_2-APTMS表现出很好的热稳定性;PANI/CeO_2-APTMS复合材料修饰电极在65g/L Zn~(2+),150 g/L H_2SO_4的硫酸锌体系中,通过循环伏安测试其具有良好峰对称性以及最高阳极峰电流,极化曲线测试对比3类修饰电极时发现在不同转速下PANI/CeO_2-APTMS/GC修饰电极的析氧电位值均偏低,体现出良好的稳定性及析氧电催化活性。     

盐酸掺杂聚苯胺的电容性能研究

低温下化学氧化合成了盐酸掺杂聚苯胺,采用扫描电子显微镜、恒流充放电、循环伏安和交流阻抗技术研究了聚苯胺的形貌和电化学电容性能.结果表明,低温下合成的聚合物呈颗粒状堆积,颗粒粒径约300～500nm;电化学测试结果表明,电流密度为8mA/cm2时聚苯胺在酸性电解液中的单电极比电容高达512F/g,100次循环后比电容为初始容量的94.1%,循环性能良好.     

Preparation and electrochemical characterization of polyaniline/activated carbon composites as an electrode material for supercapacitors

Polyaniline (PANI)/activated carbon (AC) composites were prepared by a chemical oxidation polymerization. To find an optimum ratio between PANI and AC which shows superior electrochemical properties, the preparation was carried out in changing the amount of added aniline monomers. The morphology of prepared composites was investigated by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscope (TEM). The structural and thermal properties were investigated by Fourier transform infrared spectra (FT-IR) and thermal gravimetric analysis (TGA), respectively. The electrochemical properties were characterized by cyclic voltammetry (CV). Composites showed a summation of capacitances that consisted of two origins. One is double-layer capacitance by ACs and the other is faradic capacitance by redox reaction of PANI. Fiber-like PANIs are coated on the surface of ACs and they contribute to the large surface for redox reaction. The vacancy among fibers provided the better diffusion and accessibility of ion. High capacitances of composites were originated from the network structure having vacancy made by PANI fibers. It was found that the composite prepared with 5 ml of aniline monomer and 0.25 g of AC showed the highest capacitance. Capacitance of 771 F/g was obtained at a scan rate of 5 mV/s.     

炭钌复合电极碱性电化学电容器的研究

采取溶胶凝胶法在活性炭表面合成RuO2·xH2O,经150℃热处理制得炭钌复合材料。将炭钌复合电极作为碱性电化学电容的正极,研究不同钌含量复合电极的电化学性能,实验证实,当复合电极中的钌质量分数达30%时,其比电容可从纯活性炭电极的241F/g增加到333F/g,且复合电极具有与活性炭电极同样优异的高功率放电特性;随着复合电极中钌含量的增加,电极的比电容也会相应地增加,而当电极中的钌质量分数大于10%后,水合氧化钌的贡献比电容却逐渐下降,并稳定在440F/g左右。     

MWNTs/PANI composite materials prepared by in-situ chemical oxidative polymerization for supercapacitor electrode

Multi-walled carbon nanotubes (MWNTs)/polyaniline (PANI) composite materials were prepared by in-situ chemical oxidative polymerization of an aniline solution containing well-dispersed MWNTs. The supercapacitive behaviors of these composite materials were investigated with cyclic voltammetry (CV), charge–discharge tests, and ac impedance spectroscopy, respectively. The composites based on the charge-transfer complex between well-dispersed MWNTs and PANI matrixes show much higher specific capacitance, better thermal stability, lower resistance, and were more promising for applications in supercapacitors than a pure PANI electrode. The highest specific capacitance value of 224 Fg⁻¹ was obtained for the MWNTs/PANI composite materials containing MWNTs of 0.8 wt%. The improvement mechanisms of the capacitance of the composite materials were also discussed in detail.