聚苯胺包覆纤维素纳米晶/石墨烯复合电极材料的制备与性能

首先通过原位聚合的方法制备聚苯胺(PANI)包覆纤维素纳米晶(CNC)(CNC@PANI)纳米复合物,进而采用共混法制备CNC@PANI与rGO的复合电极材料(CNC@PANI/rGO)。研究不同苯胺与CNC的用量比对所得复合电极材料的结构形貌和电化学性能的影响。采用扫描电镜、X射线衍射、红外光谱以及电化学工作站等测试手段对制备的复合电极材料的结构形貌、电化学性能进行分析表征。结果表明,PANI成功地包覆在CNC的表面,且PANI通过在CNC表面的包覆,可明显改善其分散性和比表面积,以及与石墨烯的复合效果。CNC@PANI-1/rGO复合电极材料在20mV/s扫描速率下的比电容可高达309F/g,远远高于PANI/rGO复合电极材料的155F/g。     

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。     

本征态聚苯胺包覆聚甲基丙烯酸甲酯纳米球复合电极材料的制备和电化学性能

利用乳液聚合法制备了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)纳米球,并以其为模板,对苯胺进行化学氧化聚合后包覆于纳米球表面,经脱掺杂制备了本征态聚苯胺包覆聚甲基丙烯酸甲酯(EB/PMMA)纳米球复合电极材料。采用红外光谱和扫描电镜对电极材料的结构和形貌进行了表征,在三电极和二电级体系中测试了复合电极材料的电化学性能。结果表明,在0.5 mol/L H_2SO_4电解液中,电流密度为3 mA/cm~2,PMMA掺杂量为0.075 g,EB/PMMA复合电极材料比电容可达732 F/g,2000次循环保持率为82.5%。将其与活性炭组装成非对称二电极体系,在H_2SO_4-KI复合电解液中,能量密度可达104 Wh/kg。     

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。     

纤维素纳米纤丝-还原氧化石墨烯/聚苯胺气凝胶柔性电极复合材料的制备与性能

利用高长径比的纤维素纳米纤丝（CNF）与片层结构的氧化石墨烯（GO）形成的CNF-GO复合水凝胶经抗坏血酸还原制备出CNF-还原氧化石墨烯（rGO）复合水凝胶材料。通过冷冻干燥法得到CNF-rGO复合气凝胶,并进一步通过苯胺单体在CNF-rGO复合气凝胶的孔道内原位聚合制备出CNF-rGO/聚苯胺（PANI）气凝胶柔性电极复合材料。研究了不同苯胺、CNF和GO的质量比对CNF-rGO/PANI气凝胶柔性电极复合材料的结构形貌和电化学性能的影响。结果表明,苯胺原位聚合后所得CNF-rGO/PANI复合气凝胶仍具有紧密的三维多孔网络结构。与rGO/PANI气凝胶电极复合材料相比,CNF-rGO/PANI气凝胶电极复合材料具有更理想的电容行为。当CNF与GO质量比为60∶40,PANI添加量为0.1 mol时,CNF-rGO/PANI气凝胶电极复合材料比电容可达85.9 Fg-1,且其电化学性能几乎不受弯曲程度的影响,展现出了良好的柔韧性和电化学性能。      

碳纳米管/聚苯胺柔性自支撑复合电极材料的制备及其电化学性能研究

基于原位化学氧化聚合并结合真空辅助成型获得了聚苯胺(PANI)包裹碳纳米管(CNTs)的CNTs/PANI自支撑复合电极，采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶红外光谱测试仪(FT-IR)对CNTs/PANI复合膜的微观形貌和结构进行表征，并利用电化学工作站对其电化学性能进行了测试。实验结果表明，CNTs被PANI颗粒均匀包覆。CNTs/PANI-15(CNTs与An的质量比为1∶15)复合电极的比电容为387F/g(电流密度为0.5A/g),且在3A/g电流密度下连续循环10000圈时，电容保持率为86%。而纯PANI在8000次循环充放电测试后，电容保持率低至66%,且结构几乎坍塌。其原因在所制备的CNTs/PANI复合电极材料兼具PANI的赝电容和CNTs的双电层电容的双重储能机理，通过二者的协同作用显著改善了CNTs/PANI复合膜的电化学性能。     

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%。     

ZnCo2O4及ZnCo2O4/rGO复合材料的制备与电化学性能

采用一步水热法制备尖晶石型钴酸锌(ZnCo_2O_4)及钴酸锌/石墨烯(ZnCo_2O_4/rGO)复合材料,通过XRD,SEM和RST5000电化学工作站对材料的组分、表面形貌及电化学性能进行表征。通过改变水热温度,制备出具有辐射状花簇团结构、褶皱片层结构和表面光滑的球体结构的ZnCo_2O_4电极材料。结果表明:加入石墨烯后,ZnCo_2O_4呈规则的多边形结构,附着在石墨烯片上,两者的协同作用可有效改善电极材料的电化学性能;钴酸锌与氧化石墨烯的质量比为6∶1时得到的ZnCo_2O_4/rGO复合材料的比电容为205F/g,比纯ZnCo_2O_4的比电容提升了约114%。     

PVA对氧化石墨烯/聚苯胺微观形貌及电化学性能的影响

采用原位聚合法制备了不同聚乙烯醇(PVA)表面活性剂添加量的聚苯胺(PANI)以及氧化石墨烯/聚苯胺(GO/PANI)复合材料。借助扫描电镜、X射线衍射、傅立叶变换红外光谱分析等表征手段对材料的物相组成、微观结构和形貌进行了分析。将材料压制电极并组装成扣式电池,利用循环伏安曲线和电化学阻抗谱对材料进行电化学性能检测。探讨了表面活性剂PVA的添加量对PANI以及GO/PANI的微观结构、形貌、电导率及电化学性能的影响。结果表明,当PVA与苯胺(AN)的摩尔比为0.000075时,PVA的引入明显降低了PANI及GO/PANI复合材料的团聚,PVA75/PANI的电导率比纯PANI的电导率提高了2倍,GO/PVA75/PANI复合材料的电导率比未加PVA的GO/PANI复合材料提高了5倍。当PVA与AN的摩尔比为0.000075时,PVA75/PANI和GO/PVA75/PANI复合材料的比电容分别达到986和1 223F/g。     

原位聚合制备PANI/GO复合材料及其电化学性能研究

利用原位化学氧化聚合的方法制备了聚苯胺/氧化石墨烯(PANI/GO)复合材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及红外光谱(IR)等方法对其结构和形貌进行了表征。利用自制的PANI/GO复合材料作为电极材料分别组装了超级电容器及锂离子电池,并对其电化学性能进行了测试。结果表明,GO在不同的电化学器件中均能够明显改善PANI的电化学性能。以PANI/GO作为超级电容器电极材料,放电时其比电容达413.28F/g,高于纯PANI的322.56F/g,1 000次循环后,容量保持率为70%。以PANI/GO作为锂离子电池正极材料,0.1C下首次放电比容量达104.4mAh/g,50次循环后,容量未见衰减。     

氧化锰/介孔碳/聚苯胺三元复合材料的构建及其超电容性能

通过自聚合反应及高温热处理手段,再采用化学氧化聚合法在复合物的表面自组装生长聚苯胺(PANI)纳米须,成功构筑了MnO/介孔碳(MC)/PANI三元纳米复合材料。材料的结构及其电化学性能测试结果表明:该复合材料的比电容在1.0A/g的电流密度下达到498.6F/g,显著高于MnO/MC二元复合材料的比电容(212F/g);当电流密度增加至10A/g时,比电容仍能保持352F/g。经过1000次的充放电循环,复合电极的比容量保持率为71.6%。     

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%。      

聚苯胺纳米球电极材料的制备及其电容性质

采用化学氧化聚合法,以聚乙烯醇(PVA)为稳定剂,制得直径约为200 nm的聚苯胺(PANI)纳米球电极材料。采用XRD、FT-IR、FESEM和TEM对电极材料的组成、结构和形貌进行了表征。在三电极体系中测试PANI纳米球电极的电容性质,电流密度为0.5 F/g时PANI纳米球电极的质量比电容为494 F/g,当电流密度从0.5 F/g增加到20 F/g时电容保持率为71%。     

中间相沥青基活性炭微球/聚苯胺复合材料的制备及其电化学性能研究

采用原位聚合法,以过硫酸铵为氧化剂,在比表面积为2945cm2/g的中间相沥青基活性炭微球(AMCMB)表面引发苯胺聚合,制备中间相沥青基活性炭微球/聚苯胺复合材料(AMCMB/PANI)。利用扫描电镜、X射线衍射和傅里叶变换-红外光谱分析,考察其微观结构和表面形貌;通过恒流充放电、循环伏安及交流阻抗测试,研究其在6mol/L KOH溶液中的电化学性能。在电流密度为0.02A/g时,AMCMB/PANI电极的比容量为387.72F/g,与AMCMB电极的比容量相比,提高了57.46%,说明少量聚苯胺的加入可以显著地提高电极材料的比容量;当电流密度增大1000倍时,AMCMB/PANI电极的比容量为157.68F/g,表现出好的大电流充放电能力。     

银/聚苯胺纳米复合材料的制备及电化学性能

采用苯胺为分散剂合成纳米银胶溶液,并在此基础上引发苯胺的原位复合,制备出银/聚苯胺(Ag/PANI)纳米复合材料。通过傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射分析仪、扫描电镜、透射电镜和电化学分析仪对产物进行了分析与检测。研究结果表明,Ag/PANI纳米复合材料中形成了聚苯胺在外、银纳米粒子在内的包覆结构,纳米复合粒子为类球形状形貌。引入纳米银粒子后,制备的Ag/PANI纳米复合材料的电化学活性和比容量较PANI有了很大提高。Ag/PANI纳米复合材料的腐蚀电流密度为72.1μA/cm2,比PANI的腐蚀电流密度106μA/cm2降低了33.9μA/cm2,纳米复合材料防腐性能得到显著提高。     

聚苯胺/碳纤维复合电极的控制制备与性能

采用电化学原位聚合可控地合成了聚苯胺(PANI)/活性碳纤维毡(ACC)复合材料电极,用FTIR、SEM和电化学方法对复合材料电极的结构、形貌和电化学性能进行了表征,结果表明,ACC上的酸性(含氧)官能团与碱性苯胺通过静电和氢键相互作用,对聚苯胺的成核起到诱导作用;通过调控电解质浓度、电流密度和施加电流方式可有效制备出不同形貌、不同电化学性能的PANI/ACC有序结构复合材料;该复合材料呈现出ACC双电层电容和PANI法拉第赝电容的协同效应,在充放电电流为1A/g时,复合材料比电容达362F/g,为同等条件下ACC的2.5倍,该复合材料不仅电化学活性优异、成本低、具有快速地充放电性能,且该制备工艺过程简单,易于大规模工业化生产。     

纳米MoS2及MoS2-RGO纳米复合材料的制备与电化学性能研究

高性能电极材料的开发是推广新型储能器件的核心所在。二硫化钼(MoS_2)呈现类石墨烯结构,其二维层间具备良好的电荷储存能力。然而MoS_2本身导电性能较差,用于电极材料时需要与其它材料复合以提升导电性能。采用水热法,并分别选用抗坏血酸和硫脲作还原剂,制备得到两种不同形貌结构的纳米二硫化钼。以石墨烯为模板,采用水热法在石墨烯表面生长纳米结构MoS_2,制备得到二硫化钼-还原氧化石墨烯(MoS_2-RGO)纳米复合材料,通过循环伏安测试(CV)和恒电流充放电测试(CP)考察了复合材料的电化学性能。实验结果表明,MoS_2-RGO纳米复合材料呈现平面双电层电容性能,电流密度为1 A/g时,其比电容值达136.2 F/g。     

涂覆热分解与电化学聚合法制备聚苯胺/RuO2复合电极材料

通过涂覆热分解法并结合电化学聚合法制备得到聚苯胺(PANI)/RuO₂电极材料。使用涂覆热分解法于260℃热处理3 h制备RuO₂薄膜, 通过电化学聚合法将PANI粒子沉积在RuO₂薄膜上, 并在80℃加热12 h。采用XRD分析PANI/RuO₂复合物晶相, 采用SEM观察PANI/RuO₂复合电极材料的形貌变化。利用循环伏安及恒流充放电测试了该复合电极的电化学性能。结果表明, PANI沉积时间为25 min, 该PANI/RuO₂复合电极的最大电容量为9.72 F, 比电容为452 F·g^-1, 充放电曲线体现了较低的电压降、等效串联电阻及良好的充放电性能。经1000次循环伏安后, 其比电容损失约为11%。     

聚3，4-乙烯二氧噻吩/纳米多孔金复合电极的制备及其在超级电容器中的应用

通过一步法将单体3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)电化学聚合到具有高导电率和大比表面积的纳米多孔金(NPG)上,成功制备了具有完美核壳结构的聚3,4-乙烯二氧噻吩/纳米多孔金（PEDOT/NPG）复合电极材料。通过SEM、TEM、Raman和X射线能谱仪对复合电极材料的形貌、微观结构、振动特性和元素组成进行了分析和表征。使用电化学工作站对其电化学性能进行了系统的研究。在三电极体系中,PEDOT/NPG复合电极材料在3 A/g的低电流密度下,质量比电容可以达到555 F/g,其能量密度和功率密度分别为177.58 W·h/kg和1.73 kW/kg。同时该电极材料经过2 000次循环伏安测试后仍然可以保持最大电容的91.5%,电化学性能优异。      

超级电容器Mn-Pb纳米复合电极材料的电化学性能研究

利用低温固相反应法制备了Mn-Pb复合氧化物超级电容器电极材料.采用XRD、TEM、循环伏安和恒流充放电法对电极材料的形貌和结构特点以及电化学性能进行了测试分析.结果表明,复合氧化物的粒径均为纳米尺寸,呈无定型结构.复合氧化物在1mol/L Na2SO4中,电位窗口为-0.2～0.9(V vs.SCE)范围内具有典型的电容特征.纳米氧化物电极比容量随放电电流的增大而减小.当放电电流为2mA时,Mn-Pb复合氧化物电极的比容量为180.5F/g.