SnO2/还原氧化石墨烯/聚吡咯三元复合物的合成及其电化学电容性能

采用两步法制备出均匀分散的SnO2/还原氧化石墨烯(SnO2/RGO)二元复合物,再以二元复合物为模板,通过化学氧化法聚合吡咯(Py)单体,制备出SnO2/还原氧化石墨烯/聚吡咯(SnO2/RGO/PPy)三元复合材料。利用红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(FESEM)对复合材料结构和形貌进行物性表征,利用循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗对复合材料进行电化学性能研究,并讨论了不同含量的PPy对复合材料的结构和性能的影响。结果表明,所合成的三元复合材料的比电容随PPy含量的增加而增大,最大达到305.3F/g。三元复合物电容性能增强源于SnO2、RGO与PPy三者的相互协同作用,以及材料层状结构和大的比表面积。     

片状聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制备及电化学性能

通过原位聚合在低温条件下(-10℃)制备具有片状微结构的聚吡咯(PPy)/氧化石墨烯(GO)复合材料,利用傅里叶红外光谱仪(FT-IR),扫描电子显微镜(SEM)对复合材料进行结构表征的基础上,利用循环伏安(CV)、恒流充放电(GC)、电化学阻抗技术(EIS)测试复合材料的电化学性能。FT-IR结果表明复合材料中GO与PPy存在相互作用;SEM结果表明复合材料显示为亚微米片状结构形貌;CV、GC、EIS电化学分析表明,与纯聚吡咯及氧化石墨烯相比,复合材料显示出优越的电容特性。当电流密度保持在1 A/g时,复合材料的比电容可达319 F/g,比GO(9 F/g)和PPy(167 F/g)的比电容都要高,该复合材料可用作潜在的超级电容器电极材料。     

PPy/MWNTs/GO复合材料的制备与电化学性能研究

以吡咯为单体,多壁碳纳米管和氧化石墨烯为模板,过硫酸铵为氧化剂,采用原位化学聚合法制备了聚吡咯/多壁碳纳米管/氧化石墨烯(PPy/MWNTs/GO)复合材料.利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射谱(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安法(CV)和电化学交流阻抗谱(EIS)对制备复合材料的结构、微观形貌和电化学性能进行了研究,探讨了多壁碳纳米管/氧化石墨烯比例、吡咯用量对复合材料电容性能的影响.研究结果显示,PPy/MWNTs/GO复合材料具有较大的比电容和良好的循环稳定性,且具有较小的电荷转移电阻,接近于理想的超级电容器用电极材料.     

MEMS超级电容器用聚吡咯/炭材料复合膜电极的制备及其性能

采用电化学沉积工艺,在MEMS超级电容器的三维结构集流体上制备出聚吡咯(PPy)、聚吡咯/碳纳米管(PPy/CNT)、聚吡咯/石墨烯(PPy/GR)三种类型的膜电极。采用SEM对三种膜电极进行形貌观察,采用循环伏安、交流阻抗、恒电流充放电和循环充放电研究三种膜电极的电化学电容性能。结果表明,复合电极的微观结构稳定,复合薄膜和集流体之间的结合力大;基于三种膜电极的MEMS超级电容器电容量依次增大,阻抗依次减小,放电电流为1 mA时,比电容分别达到7.0、8.0、8.3 mF/cm2,经过5 000次恒流充放电循环后,电容器的比电容分别保持了原来的72.9%、85.0%和89.2%。在PPy电极中引入CNT或GR后,MEMS超级电容器的电化学和膜电极结构稳定性可得到明显改善。     

聚吡咯/纳米二氧化钛的制备及电化学性能

采用化学原位聚合的方法制备了聚吡咯/二氧化钛(PPy/TiO_2)复合物,其中聚吡咯和二氧化钛的质量比分别为1∶1、2∶1、3∶1、4∶1,将其作为电化学超级电容器的电极材料,采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究了PPy/TiO_2的形貌和相组成,通过电化学测试研究了PPy/TiO_2的电化学性能.结果表明:TiO_2均匀地包覆在PPy基体中,PPy/TiO_2的电化学性能明显优于纯PPy;当PPy与TiO_2的质量比为3∶1时复合材料的电化学性能最佳,即在2 A/g充放电电流密度下,其比电容达到了255.68 F/g,比纯PPy提高了2倍左右;在1 A/g充放电电流密度下,循环充放电1 000圈之后PPy/TiO_2的比电容保持率为87.2%,纯PPy的比电容保持率仅为46.9%.     

聚吡咯/磷酸铁锂复合正极材料的制备与表征

采用化学氧化法, 以吡咯为单体、 三氯化铁为氧化剂、 苯磺酸钠为掺杂剂在磷酸铁锂颗粒表面进行原位聚合, 制备了聚吡咯/磷酸铁锂(PPy/LiFePO₄)复合材料。用FTIR、 XRD和SEM对PPy/LiFePO₄复合材料进行了结构与形貌表征。用电化学工作站和充放电测试系统对复合材料的电化学性能进行了表征。结果表明: PPy/LiFePO₄复合材料作锂二次电池正极具有良好的充放电循环性能。当PPy质量分数为17%, 充放电电流为0.1 mA时, PPy/LiFePO₄复合材料最高放电比容量达163 mAh·g^-1, 50次循环之后放电比容量仍为初始时的94.9%; 与LiFePO₄相比, 当PPy的含量适当时, PPy/LiFePO₄复合正极材料的放电比容量会有明显提高。PPy的加入提高了LiFePO₄的电子电导率, 从而提高了活性物质有效利用率, 因此PPy/LiFePO₄复合材料的比容量和循环性能均得到了提升。     

聚吡咯/石墨烯复合材料的制备和电化学电容性能研究

在70℃的酸性水溶液中,以氧化石墨烯为氧化剂,实现了吡咯的原位氧化聚合。采用傅里叶红外光谱(FTIR),X射线衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对复合材料的结构、形貌进行了表征;用循环伏安和恒流充放电对复合材料的电化学性能进行了研究。结果显示:吡咯吸附在氧化石墨烯的表面,发生了原位聚合反应;石墨烯剥离为片层,增大了复合材料的比表面积,聚吡咯/石墨烯复合材料显示了可观的电化学性能,在电流密度为0.5A/g时,电容量达到了695.5F/g,明显高于纯聚吡咯的比电容,循环稳定性也得到了提高。     

膨胀石墨/纳米氧化锌/锌复合电极材料的超级电容器性能

以膨胀石墨为原料,与滚压振动磨预处理得到的纳米锌粉混合,超声分散24h制备膨胀石墨-纳米氧化锌及锌的复合电极材料(EG/ZnO/Zn)。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微(SEM)、场发射透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱分析仪(Raman),对材料的微观结构及成分表征。结果表明,复合材料中含锌和氧化锌,纳米锌粉颗粒和氧化锌纳米棒在膨胀石墨表面和层间分散良好,其中氧化锌纳米棒呈现出六方晶系纤锌矿结构,其直径大约为20nm。利用电化学循环伏安和恒电流充放电对材料进行电化学电容性能测试,表明经处理的复合电极材料在0.1A/g的电流密度下有明显的赝电容特性,比电容达147F/g,其赝电容来源不只是欠电位沉积的化学吸附,还有氧化还原反应。     

五氧化二钒/聚吡咯的制备及其电化学性能

采用化学氧化法, 通过改变氧化剂的加入方式, 制备了不同结构的五氧化二钒/ 聚吡咯(V₂O₅ / PPy) 复合材料。用四探针测试了材料的电导率, 并用比表面积(BET) 、X 射线粉末衍射(XRD) 和扫描电子显微镜(SEM)对复合材料进行了测试和表征。结果表明: 氧化剂的加入方式不同, 所得复合材料的结构和形貌明显不同。在反应器内先加入氧化剂时, 吡咯在V₂O₅ 的层间聚合; 在反应器内先加入吡咯单体时, 吡咯在V₂O₅ 的表面吸附聚合。为研究不同结构复合材料的电化学性能, 将V₂O₅ / PPy 作为锂二次电池正极, 组装成扣式电池, 采用恒电流充放电及交流阻抗法对复合正极材料进行测试。结果表明: 采用先加入氧化剂方式所得材料的电化学综合性能最好, 锂二次电池的最高放电比容量达230 mAh/ g。      

石墨烯/聚吡咯复合材料制备及应用研究进展

具有独特二维纳米结构的石墨烯可为电子转移提供通道,使其复合材料具有优良的电容性能。聚吡咯(PPy)因具有超电容性能、聚合电位低和空气稳定性好等优点,常作为理想型电极材料。综述了原位化学氧化聚合法和电化学沉积法2种石墨烯/PPy复合材料的制备方法,以及石墨烯/PPy复合材料在超级电容器、微波吸收、燃料电池催化剂和传感器等电化学方面的应用现状,并展望了石墨烯/PPy复合材料的未来发展方向。     

十二苯磺酸-聚吡咯纳米复合材料的合成与表征

本文以吡咯为单体、三氯化铁为氧化剂,化学氧化合成了聚吡咯,采用反相微乳聚合法制备十二苯磺酸（DBSA）掺杂的导电聚吡咯（PPy）纳米复合材料。用IR、XRD、SEM和电化学测试对复合材料进行表征。结果表明：复合材料中DBSA和PPy存在一定程度上的相互协同作用。循环伏安表明,在KOH溶液中,具有较高导电性的复合材料使其电化学性能得到优化。     

TiN/聚吡咯纳米复合材料的制备及表征

采用氨解法制备了纳米氮化钛(TiN)粉体,对纳米TiN粉体进行表面改性,使其均匀分散到吡咯单体中.采用原位聚合法制备了TiN/聚吡咯(PPy)纳米复合材料.对合成的复合材料用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、四探针测试仪等方法进行了表征与检测.结果表明:PPy成功地包覆在TiN纳米颗粒表面,形成了纳米TiN/PPy复合材料.复合材料具有优良的电性能.     

Influence of the cellulose substrate on the electrochemical properties of paper-based polypyrrole electrode materials

The influence of the cellulose substrate on the electrochemical performance of supercapacitor electrode materials made of polypyrrole (PPy) and cellulose is investigated. Composites were synthesized by chemical polymerization of pyrrole on dispersed fibers of cellulose from Cladophora algae and dispersed wood cellulose-based commercial filter papers, respectively, as well as on Cladophora cellulose and filter paper sheets. The resulting composites, which were characterized using scanning electron microscopy, cyclic voltammetry, and elemental analysis, were found to exhibit specific charge capacities proportional to the PPy content of the composites. The highest specific capacity (i.e., 171 C/g composite or 274 C/g PPy) was obtained for composites made from dispersed Cladophora cellulose fibers. The higher specific capacities for the Cladophora cellulose composites can be explained by the fact that the Cladophora cellulose fibers were significantly thinner than the wood cellulose fibers. While the PPy was mainly situated on the surface of the Cladophora cellulose fibers, a significant part of the PPy was found to be present within the wood fibers of the filter paper-based composites. The latter can be ascribed to a higher accessibility of the aqueous pyrrole solution to the wood-based fibers as compared to the highly crystalline algae based cellulose fibers. The present results clearly show that the choice of the cellulose substrate is important when designing electrode materials for inexpensive, flexible and environmentally friendly paper-based energy storage devices.     

Synthesis and characterization of conductive polypyrrole/multi-walled carbon nanotubes composites with improved solubility and conductivity

High conductivity and solubility of polypyrrole (PPy)/multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) composites has been successfully synthesized by in situ chemical oxidation polymerization using various concentrations of cationic polyelectrolyte poly(styrenesulfonate) (PSS) and ammonium peroxodisulfate (APS). Raman spectroscopy, FTIR, EPR, FESEM and HRTEM were used to characterize their structure and morphology. These images of FESEM and HRTEM showed that the fabricated PPy/MWCNT composites are one-dimensional core-shell structures with the average thickness of the PPy/MWCNT composites without PSS is about 250 nm and considerably decreases to 100–150 nm by adding the PSS content. The results of Raman spectrum, FTIR and UV–Vis indicate the synthesized PPy/MWCNT composites are in the doped state. The conductivities of PPy/MWCNT composites synthesized with the weight ratio of PSS/pyrrole monomer at 0.5 are about two times of magnitude higher than that of PPy/MWCNT composites without PSS. These results are perhaps due to the part of cationic electrolyte served as a dopant can be incorporated to the PPy structure to improve the conductivity of fabricated PPy/MWCNT composites.     

Enhancing the thermoelectric performance by defect structures induced in p-type polypyrrole-polyaniline nanocomposite for room-temperature thermoelectric applications

Organic thermoelectric materials mainly conducting polymers are green materials that can convert heat energy into electrical energy and vice versa at room temperature. In the present work, we investigated the thermoelectric properties of polymer nanocomposite of polypyrrole (PPy) and polyaniline (PANI) (PPy/PANI) by varying the pyrrole: aniline monomer ratios (60:40, 50:50, and 40:60). The PPy/PANI composite is prepared by in-situ chemical polymerization of PPy on PANI dispersion. It has been observed that the combination of two conducting polymers has enhanced the electrical and thermal properties in the PPy/PANI composite due to the strong π–π stacking and H-bonding interaction between the conjugated structure of PPy and conjugated structure of PANI. The maximum electrical conductivity of 14.7 S m^?1 was obtained for composite with high pyrrole content, whereas the maximum Seebeck coefficient of 29.5 μV K^?1 was obtained for composite with high aniline content at 366 K. Consequently, the PPy/PANI composite with pyrrole to aniline monomer ratio of 60:40 exhibits the optimal electrical conductivity, Seebeck coefficient, and high power factor. As a result, the maximum power factor of 2.24 nWm^?1 K^?2 was obtained for the PPy/PANI composite at 60:40 pyrrole to aniline monomer ratio, which is 29 times and 65.8 times higher than PPy (0.077 nWm^?1 K^?2) and PANI (0.034 nWm^?1 K^?2), respectively.

     

聚吡咯／多壁碳纳米管的合成及电化学行为

在含有多壁碳纳米管(MWCNT)的十二烷基苯磺酸钠(SDBS)溶液中电化学氧化吡咯(Py)制得聚吡咯/多壁碳纳米管(PPy/MWCNT)导电复合膜。研究了聚合温度、电流密度、吡咯浓度对PPy/MWC-NT复合膜沉积量的影响,采用交流阻抗谱(EIS)法研究了该导电复合膜的电化学行为,并用扫描电子显微镜对其表面形貌进行了观察。实验结果表明,随着温度的降低、电流密度及吡咯浓度的增大,复合膜沉积量变大。与纯PPy膜相比,PPy/MWCNT复合膜有更好的电子传递行为,而复合膜表面更加粗糙、疏松。     

基于界面相互作用构建纳米纤维素-羧基化碳纳米管-石墨/聚吡咯柔性电极复合材料

以纳米纤维素(CNF)、羧基化碳纳米管(CNTs—COOH)、铅笔石墨(PGr)、聚吡咯(PPy)为原料,通过真空抽滤、涂覆、氧化聚合等方法,同时基于氢键界面相互作用的原理,制备出具有石墨层结构的CNF-CNTs—COOH-PGr/PPy柔性电极复合材料。结果表明,CNF-CNTs—COOH-PGr/PPy柔性电极复合材料在平直、折叠和拉伸时不会断裂,展现出较强的力学性能,其拉伸强度达到28.90 MPa。亲水性CNF与CNTs—COOH构筑的多孔结构增强了离子和电子的扩散路径。PGr的加入有效增加了CNF-CNTs—COOH-PGr/PPy柔性电极复合材料的导电路径,赋予其优良的导电性能。氧化聚合后得到的CNF-CNTs—COOH-PGr/PPy柔性电极复合材料的电导率达到5.403 S·cm?1。在1 mol·L?1 H₂SO₄溶液中,0.5 A·g?1电流密度下,CNF-CNTs—COOH-PGr/PPy柔性电极复合材料具有521 F·g?1的高比电容量,且经过1 500次充放电循环后,其电容保持率高达68%。基于柔性电极优良的力学性能、电化学性能和导电性能,CNF-CNTs—COOH-PGr/PPy柔性电极复合材料具备成为柔性储能器件电极材料的基本特性。