聚苯胺/VS_2纳米复合材料的制备及其在超级电容器上的应用研究

以苯胺为原料采用原位合成法制备了聚苯胺/二硫化钒(PANI/VS_2)纳米复合材料。运用X射线衍射(XRD)分析技术和电子扫描显微镜(SEM)研究PANI/VS_2纳米复合材料的结构特征,采用循环伏安法、恒电流充电/放电和交流阻抗技术手段对其电化学性能进行测试。得到的复合材料最大比电容可达到2077F/g(电流密度为1A/g),远大于PANI和VS_2单组分的比电容,在电流密度为5A/g时循环500次,比电容保持率为96%。     

Nafion掺杂聚苯胺纳米阵列的构筑及电容性能

聚苯胺(PANI)是一种比电容很高的电容材料,但由于其容易团聚导致实际利用率不高。目前提高PANI利用率的方法主要有制备大分子掺杂PANI或构筑PANI纳米阵列结构等。文中采用化学聚合法构筑了Nafion掺杂聚苯胺纳米阵列电容材料,在苯胺浓度为10 mmol/L时所制备的复合材料PANI/Nafion-10性能最佳。PANI/Nafion-10在2 A/g的电流密度时表现出1024 F/g的比电容,纯PANI(PANI-10)比电容仅为714 F/g。     

聚合温度对乙酸掺杂聚苯胺电化学电容行为的影响

利用乙酸为溶剂和掺杂剂,通过化学氧化聚合法制备了掺杂聚苯胺,利用红外光谱(FT-IR)、电子扫描显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对聚合物进行了表征。在1 mol/L H2SO4溶液中,用循环伏安、恒流充放电、电化学交流阻抗等测试方法,对不同温度制备的聚苯胺的电化学电容特性进行了研究。结果表明,低温(0℃)制备的乙酸掺杂聚苯胺在1 mol/L硫酸溶液中呈现较好的电容性质,5 mA放电时电容值达407 F/g,比室温制备的聚苯胺比电容(212 F/g)高48%。     

以氧化石墨为基质制备石墨烯/聚苯胺复合材料及其电化学性能

利用以苯胺与过硫酸铵制备的聚苯胺和改进的Hummers法制备的氧化石墨烯(GO)为原料,将聚苯胺分散于GO浊液中,再对GO进行还原,制备超级电容器电极材料石墨烯(RGO)/聚苯胺(PANI)复合材料(GRP),利用X射线衍射(XRD)对其结构进行了表征,并对复合材料电化学性能进行了测试。结果表明,复合材料展示良好比电容特性,同时又具有稳定电化学性能。GRP在0.1A/g的电流密度下比电容达到510F/g,1.0A/g电流密度下比电容为485F/g,经过2000次的充放电循环后比电容保持率为92%,即复合物比电容远大于石墨烯,在化学稳定性上远好于PANI。放电响应效率高,在电极中电解质离子容易扩散和迁移。     

聚苯胺纳米纤维/石墨烯复合物的制备及其电化学性能

以氧化石墨烯(GO)为基体,采用界面聚合法制备了聚苯胺纳米纤维/氧化石墨烯的复合物(PA-NI/GO),经水合肼还原和APS再氧化得到聚苯胺纳米纤维/石墨烯复合物(PANI/GR)。用FT-IR、UV-Vis、XRD、SEM和TEM对复合物的结构和形貌进行表征,结果表明氧化石墨烯不仅为苯胺提供了聚合的基体,同时对聚苯胺有掺杂作用,聚苯胺纤维夹在片状石墨烯之间呈现"三明治"结构。通过循环伏安和恒流充放电测试发现,PANI/GR复合材料表现出双电层电容和法拉第赝电容双重特点,受协同效应的作用,在电流密度为400mA/g时,比容量高达460F/g,呈现出优异的电化学活性。     

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%。     

MnO2/NiCo2O4复合材料的控制合成及其电化学性能研究

采用两步合成法制备了MnO_2/NiCo_2O_4核壳结构纳米棒,使用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射和电化学工作站研究了其形貌特征和电化学性能。研究结果表明,在α-MnO_2纳米棒上生长了均匀的NiCo_2O_4纳米片,这种核壳结构纳米棒所制备的电极在充放电电流密度为0.5A/g时比电容达到了434F/g,明显比纯α-MnO_2的比电容(256F/g)高,循环测试2 000次后,比电容保留量为91.8%,表现出了优秀的电化学性能,具有广阔的应用前景。     

复合电极中聚苯胺含量对超级电容器电化学性能的影响

采用原位复合法和界面聚合法分别制备了纤维状的聚苯胺/乙炔炭黑复合材料和聚苯胺,讨论了复合电极中聚苯胺含量对超级电容器电化学性能的影响。研究表明,复合电极材料中聚苯胺的含量不是影响其电化学性能的决定性因素。聚苯胺/乙炔炭黑复合电极(直径约200nm)在5mA/cm2和1mol/L的H2SO4溶液中首次充放电单电极比电容高达432F/g,该值比聚苯胺含量高的复合电极和直径相近纯聚苯胺电极的单极比电容值354和416F/g都高。     

聚苯胺复合石墨烯纳米卷的制备及其在超级电容器中的应用（英文）

石墨烯纳米卷是一种具有开放式螺旋状纳米卷结构的管状石墨烯。以石墨烯纳米卷为模板,利用原位聚合的方法,将聚苯胺生长在石墨烯纳米卷表面。通过对材料形貌进行表征,发现聚苯胺均匀地分布在石墨烯纳米卷表面。分别对3种不同单体浓度的聚苯胺复合石墨烯纳米卷进行电化学性能考察,结果发现石墨烯纳米卷和聚苯胺产生的协同效应使得复合卷在继承石墨烯纳米卷良好的倍率特性同时显著地提升了比电容,在1 A/g时比电容可达320 F/g,100A/g时仍可以保持92.1%的初始电容,为制备高比容、快速充放电的石墨烯纳米卷基超级电容器奠定了基础。     

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%。     

静电纺丝法制备壳聚糖/聚乙烯醇基复合碳纳米纤维及其电化学性能

本工作观察并研究了不同碳化温度下制备的静电纺丝壳聚糖/聚乙烯醇基复合碳纳米纤维膜用作超级电容器电极材料时的电化学性能。通过SEM、XRD、Raman等技术对不同碳化温度得到的碳纳米纤维膜进行结构表征,利用循环伏安法(CV)和恒电流充电/放电(GCD)等电化学技术对不同碳化温度得到的碳纳米纤维膜进行电化学性能测试。结果表明,碳化温度为700℃时所制备的复合碳纳米纤维具有较好的电化学性能,在电流密度为1 A/g时放电比电容高达215 F/g,且循环4 000次后容量保持率几乎高达100%,表现出较高的放电比电容和较好的循环稳定性。     

合成扫速对聚苯胺/碳纳米管材料电容量性能的影响

采用循环伏安法在不锈钢上电化学制备碳纳米管/聚苯胺(CNTs/PANI)复合材料,并研究了不同扫速下(10、20、50、100、200mV/s)碳纳米管/聚苯胺复合材料的电化学性能。研究结果表明,复合材料中由于CNTs自身的大比表面积和强的导电率改善了复合物微观结构和导电性能,并且使聚苯胺更易电沉积到CNTs的表面形成核-壳结构,从而增加聚苯胺与电解液的接触机会。并且在扫速为20mV/s时生成的聚苯胺/碳纳米管膜具有导电率高,比容量大的电容性能,在22A/m2的电流密度下充放电测试,测其单电极比容量高达397F/g,远高于纯聚苯胺的比容量205F/g。     

多孔聚苯胺/乙炔炭黑复合物的制备及其超级电容特性

采用乙炔炭黑吸附原位聚合方法制备了聚苯胺/炭黑复合材料.利用红外光谱仪、扫描电镜(SEM)及电化学工作站对其结构、形貌及电容特性进行了表征.研究结果表明,聚苯胺/炭黑(PAn/CB)和聚苯胺/氧化炭黑(PAn/CBO)复合物均呈现多孔结构.由于PAn/CBO复合物为纤维状形貌,显示出了更好的超级电容特性,在5mA/cm2放电电流下其放电比电容高达424 F/g.     

不同引发剂量对纤维状聚苯胺电化学性能的影响EI北大核心CSCD

以樟脑磺酸为掺杂酸,采用低温化学氧化聚合法合成了纤维状聚苯胺。通过透射电镜、扫描电镜、红外光谱等探讨了单体苯胺与引发剂过硫酸铵的摩尔比对聚苯胺形貌和结构的影响。利用循环伏安、恒流充放电以及交流阻抗等技术对样品的电化学性能进行了测试。结果表明,苯胺与过硫酸铵摩尔比为2:1获得的聚苯胺在电流密度为0.5 A/g时的比电容最高,为762.4 F/g。甚至在高电流密度下(10 A/g)仍保持530.6 F/g的比电容。经1000圈的恒流充放电后,容量保持率为74.4%。相比之下,优化的聚苯胺具有最高的比电容和倍率特性,在超级电容器中有广泛的应用前景。     

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。     

过渡金属离子电化学掺杂聚苯胺的超级电容性能EI北大核心CSCD

在酸性介质中,采用电化学循环伏安法合成了Ag+掺杂改性聚苯胺复合电极材料,利用红外光谱、X射线衍射和扫描电镜等检测手段对电极材料的结构和形貌进行了表征,研究了Ag+不同掺杂浓度对聚苯胺电容性能的影响,同时探讨了系列过渡金属离子与聚苯胺之间的作用机理及对容量的影响规律。结果表明,电流密度为3 m A/cm2时,浓度为0.12mol/L的Ag+改性聚苯胺电极材料的比电容达1000 F/g,循环1000次后,比电容的保持率为71%,相对于无Ag+掺杂的PANI(比电容和比电容的保持率分别为591 F/g和46%),其电化学性能有较大程度的改善。利用电子亲和势和离子半径的比值(Ea/r)可以说明不同过渡金属离子对聚苯胺比电容的改善程度。     

过渡金属离子电化学掺杂聚苯胺的超级电容性能EI北大核心CSCD

在酸性介质中,采用电化学循环伏安法合成了Ag+掺杂改性聚苯胺复合电极材料,利用红外光谱、X射线衍射和扫描电镜等检测手段对电极材料的结构和形貌进行了表征,研究了Ag+不同掺杂浓度对聚苯胺电容性能的影响,同时探讨了系列过渡金属离子与聚苯胺之间的作用机理及对容量的影响规律。结果表明,电流密度为3 m A/cm2时,浓度为0.12mol/L的Ag+改性聚苯胺电极材料的比电容达1000 F/g,循环1000次后,比电容的保持率为71%,相对于无Ag+掺杂的PANI(比电容和比电容的保持率分别为591 F/g和46%),其电化学性能有较大程度的改善。利用电子亲和势和离子半径的比值(Ea/r)可以说明不同过渡金属离子对聚苯胺比电容的改善程度。     

不同引发剂量对纤维状聚苯胺电化学性能的影响

以樟脑磺酸为掺杂酸,采用低温化学氧化聚合法合成了纤维状聚苯胺。通过透射电镜、扫描电镜、红外光谱等探讨了单体苯胺与引发剂过硫酸铵的摩尔比对聚苯胺形貌和结构的影响。利用循环伏安、恒流充放电以及交流阻抗等技术对样品的电化学性能进行了测试。结果表明,苯胺与过硫酸铵摩尔比为2:1获得的聚苯胺在电流密度为0.5 A/g时的比电容最高,为762.4 F/g。甚至在高电流密度下(10 A/g)仍保持530.6 F/g的比电容。经1000圈的恒流充放电后,容量保持率为74.4%。相比之下,优化的聚苯胺具有最高的比电容和倍率特性,在超级电容器中有广泛的应用前景。     

石墨烯/聚苯胺/EVOH纳米纤维膜的制备及性能研究

柔性超级电容器是可穿戴电子设备等的重要组成部分。为探索制备柔性超级电容器的电极材料,引入热塑性乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)纳米纤维,利用苯胺原位氧化聚合反应制备石墨烯/聚苯胺/EVOH纳米纤维复合膜,采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、热失重分析仪(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学工作站分析了复合膜的结构和性能。研究结果表明,复合膜具有良好的柔韧性和力学强度。室温下,用四探针法测得复合膜的电导率为1.49S/cm,扫描速率为5mV/s时的比电容为51.5F/g,650次充放电循环后比电容的保持率可达80%。     

纳米纤维素/碳纤维-聚苯胺/碳纳米管电极的制备

目的以纳米纤维素/碳纤维复合膜为导电基底,制备纳米纤维素/碳纤维-聚苯胺/碳纳米管超级电容器电极。方法利用超声处理和真空抽滤制备纳米纤维素/碳纤维复合膜;利用原位聚合法制备聚苯胺和聚苯胺/碳纳米管复合材料;通过真空抽滤法制备纳米纤维素/碳纤维-聚苯胺电极和纳米纤维素/碳纤维-聚苯胺/碳纳米管电极。结果在纳米纤维素/碳纤维复合膜中,碳纤维形成了互穿导电网络结构,是良好的超级电容器电极导电基体;纳米纤维素/碳纤维-聚苯胺/碳纳米管电极具有良好的电化学性能,在扫描速率为5 mV/s的条件下,质量比电容为380.74 F/g,且在1000次循环测试后,电容保留率为88.05%。结论以纳米纤维素/碳纤维导电复合膜作为基体制备的纳米纤维素/碳纤维-聚苯胺/碳纳米管电极具有良好的电化学性能,可以作为超级电容器电极。