聚苯胺论文:聚苯胺-碳复合材料的制备与储能应用
聚苯胺复合电极材料制备及超级电容性能研究
聚苯胺复合电极材料制备及超级电容性能研究聚苯胺复合电极材料制备及超级电容性能研究近年来,随着电子设备迅速发展以及清洁能源需求日益增长,超级电容器作为一种高性能能量存储装置备受关注。
聚苯胺作为一种优秀的导电高分子材料,具有良好的导电性能和电化学反应活性,被广泛应用于超级电容器领域。
然而,纯聚苯胺电极材料的电容性能仍然有限。
为了提高聚苯胺电极的电化学性能,不断有研究者开展了聚苯胺复合电极材料的制备及其超级电容性能的研究。
聚苯胺复合电极材料的制备方法多种多样,包括原位聚合法、溶液混合法、电化学沉积法等。
其中,原位聚合法是目前最常用的制备方法之一。
该方法通过在聚苯胺溶液中添加相应的添加剂,如碳纳米管、氧化石墨烯等,在聚合反应过程中与聚苯胺形成复合结构,以增加材料的导电性和电化学反应活性。
例如,将碳纳米管引入聚苯胺溶液中,通过原位聚合得到聚苯胺/碳纳米管复合材料,可以显著提高电极材料的比表面积和导电性能,进而提高超级电容器的能量密度和功率密度。
此外,溶液混合法是另一种常用的制备方法。
该方法通过将聚苯胺和其他添加剂溶解在共溶溶剂中,并通过化学反应或物理混合将它们结合在一起。
例如,将聚苯胺与氧化石墨烯溶解在N-甲基吡咯烷酮中,通过溶液混合得到聚苯胺/氧化石墨烯复合材料,可以提高电极材料的尺寸稳定性和电化学活性表面积,从而提高超级电容器的循环稳定性和电容性能。
除了制备方法的不同外,研究者们还通过调节添加剂的类型和含量,进一步改善聚苯胺复合电极材料的性能。
例如,在聚苯胺溶液中添加不同比例的金属氧化物(如Co3O4、MnO2),可以提高材料的离子扩散速率和电子传导性能,从而增加材料的容量和电流密度。
此外,引入氧化石墨烯等低维纳米材料也被证明能够提高聚苯胺复合电极材料的导电性和力学性能。
在制备了不同类型的聚苯胺复合电极材料后,研究者们对其超级电容性能进行了系统的研究。
通过电化学测试,可以测量材料的比电容、循环稳定性和能量密度等性能指标。
聚苯胺复合材料的制备和性能研究
聚苯胺复合材料的制备和性能研究*陈炅钟发春赵小东张晓华(中国工程物理研究院化工研究所,四川绵阳621900)摘要:通过超声波分散技术把化学氧化合成的聚苯胺(P ANI)与环氧树脂共混复合,制备了聚苯胺复合导电薄膜(P ANI /E51)。
分别用红外、热重、扫描电镜和X光电子能谱对其进行了表征和分析。
结果发现,对于低温条件下制备的P ANI粒子,在基体环氧树脂的的分布状态跟掺杂离子有关,同时,掺杂离子也对聚苯胺复合材料的导电率有一定的影响。
关键词:聚苯胺对甲基苯磺酸(TSA) 对氨基苯磺酸(ABSA)环氧树脂复合薄膜聚苯胺由于其高电导率、良好的环境稳定性和原料的价廉易得等特点而成为人们关注的焦点[1]。
对苯胺的聚合反应,人们通常采取在室温条件下,通过加入氧化剂对其进行化学氧化聚合。
然而,已经有研究学者指出在室温制备的聚苯胺分子量较低,且含有结构缺损,因此人们希望通过制备较高分子量的聚苯胺,从而提高其加工和电学性能。
有学者认为,聚苯胺聚合反应同时具有阳离子聚合和浓度聚合的特征。
因此,可以通过在低温条件下聚合(阳离子聚合中,降低反应温度可以提高链传递速率,并且降低副反应速率),并且延长反应时间(浓度聚合中,聚合物的分子量随着反应的进行稳步增加),从而得到高分子量高性能的聚苯胺。
Adams[2]等人在不同温度下进行苯胺在盐酸介质中的聚合反应,研究发现,与室温制备的聚苯胺相比较,低温条件下制备的聚苯胺分子量要增加5-10倍。
13C-NMR表明后者的结构缺损明显减少,导电率依然保持在同一数量级。
同时为了克服聚苯胺不溶于绝大多数有机溶剂,综合力学性能差等缺点,很多研究工作者结合聚苯胺的导电性和一些高聚物易加工成型的特性,制备多种功能性复合材料。
然而,随着聚苯胺分子量的增加,共轭程度进一步增强,其粒子在基体中的分布形态必然要发生一定程度上的变化。
基于以上问题,本工作在-25℃条件下氧化聚合合成聚苯胺,并通过超声波技术将其与环氧树脂复合,用扫描电镜和X光电子能谱,对复合物的结构形态等进行研究分析,为进一步开发PANI新的功能性材料进行了有益的探索。
水溶性导电聚苯胺-碳纳米管复合材料的制备与性能研究中期报告
题目:水溶性导电聚苯胺/碳纳米管复合材料的制备与性能研究1 设计(论文)进展状况碳纳米管自其发现以来,一直是研究的热点,并被认为是最具应用前景的纳米材料之一,而聚苯胺是一类特种功能材料,具有塑料的密度,又具有金属的导电性和塑料的可加工性,还具备金属和塑料所欠缺的化学和电化学性能。
把这两者如何结合在一起,一直备受化学家和化学工程师的关注。
本毕设希望通过原位聚合的方法,把酰基化和氨基化后的碳纳米管和聚苯胺反应,然后在用水溶性参杂剂进行参杂,得到水溶性聚苯胺包裹的碳纳米管,从而完成水溶性聚苯胺-碳纳米管复合材料的制备,使复合材料的薄膜电导率较水溶性聚苯胺的电导率提高一个数量级。
本人从进入实验室之后,在第一周的时候,熟悉实验室仪器使用方法、回顾并练习基本有机合成实验技术,学习原位聚合基本原理和表征方法。
随即根据指导教师要求,进行与本课题相关的文献检索和翻译。
第二周的时间,在不断优化实验条件的基础上,用常温蒸馏的方法处理二氯亚砜(SOCL 2),得到纯净的二氯亚砜,密封保存,待用。
之后,把硫酸钙(CaSO 4)加入到N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中,振荡之后沉降24小时,在采用减压蒸馏的方法得到无水的N,N-二甲基甲酰胺。
第三周至第五周,将市售的CNTs-COOH 用处理后的二氯亚砜酰氯化,之后,酰氯化后的CNTs-COOH 和对苯二胺(C 6H 8N 2)在处理后的N,N-二甲基甲酰胺中进行氨基化过程。
已经完成的反应实验路线如下:第六周至第八周,进行氨基化后的CNTs-COOH 和聚苯胺的原位聚合反应。
2 存在问题及解决措施1)实验过程中,要完全在无水的环境下进行,所以仪器以及溶剂必须要进行去水处理。
2)要尽快完成氨基化后的CNTs-COOH 的分析和表征。
3)要尽快完成CNTs-COOH 与聚苯胺的原位聚合。
4)要尽快完成聚苯胺/碳纳米管复合物薄膜及其性能的测定。
CNTs-COOH +SOCL 280℃回流CNTs-COCL CNTs-COCL+CNTs-CONH NH 2H 2N NH 2+ HCL回流3 后期工作安排第九周,完成氨基化后的CNTs-COOH的分析和表征以及CNTs-COOH与聚苯胺的原位聚合。
聚苯胺纳米材料的合成与应用
万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据陈池来等:基于MEMS的新型高场不对称波形离子迁移谱仪[16]LINBT,cHENCL,KoNGDY,eta1.E“ectofcarrier作者简介:gasflowrate0nhigh.fieldasymmetricwaveformionmobility陈池来(1978一),男。
安徽人,助理spectrometry[J].chineseJournalofAnalyticaIchemistry,研究员,在读博士,2006年毕业于中国科2010,38(7):1027—1030.学技术大学材料科学与工程系,获得材料[17]LINBT.cHENcL,KONGDY,eta1.Electricfieldin一物理与化学专业硕士学位,进入中科院合te『ferencesinluIationofionizationelectrodesonionfIlterelec一肥智能机械研究所工作.并于2008年9月trodesinFAIMs[c]//ProceedingsoftheInternational就读中国科学技术大学精密机械与精密仪ConfefenceonInfo咖ationAcquisition.Seogwiposi,Korea,器系博士研究生,主要研究方向为基于微2007:324—327。
机电系统的分析检测仪器研究。
-■・——●--—●--—●-・・p--+-—卜——●--・卜-+-—卜-+-+-+-—●一-+-—卜-+—・+一-+-+-—卜.-+-+-+-—卜-+-+-+-+-+——+.-+-+-—卜-+-+-—+-——+_-—+.-—+——卜-+-—●———卜—+-—卜-。
_一-—卜(上接第97页)[40]HuANGJx,M00REJA,AcQuAYEJH,etaLMecha—rIocherIlicalroutetotheconductingp01ymerpolyaniIine[J].Macmmolecules,2005,38(2):317—321.[41]LIMCH,Y00YJ.synthesi5ofortho-出rectedpolyanilineusinghorseradishperoxidase[J].ProcessBiDchemistry,2000,36(3)1233—241.[42]JINZ,SuYx,DuANYx.AnovelmethodforpoIyani—Iinesynthesiswiththeimmobilizedhorseradishperoxidaseen—zyme[J].SyntheticMetals,2001,122(2):237—242.[43]PANxH。
碳纳米管/聚苯胺复合材料的制备及应用研究进展
起 了人 们 的极 大兴 趣 , 使 之 成为 研究 碳 纳米管 和 导 电聚合 物复 合材 料 的热 点.
在 C NT s中引 入 P ANI , 由于 两种材 料 之 间的 电荷转 移 作 用 , C NT s / P ANI 复 合 材料 具 有优 良的电 学性
能 ] , C NT s / P AN I 复 合材料 的热稳 定性 、 力 学强 度 ] 、 电储 存性 能 以及 光 学 活性 l l 。 。 等 使 复 合材 料 有 很 大 的 应用 空 间 , 例如, 应 用 于 电 子 设 备 ] , 光 电器 件 [ 1 , 传 感 器口 卜 ] , 超级 电容器l 1 , 液 体 中 污 染 物 吸 附分
பைடு நூலகம்
自1 9 9 1 年 日本 学 者口 ] 发 现碳 纳米 管 ( C NTs ) 以来 , 碳 纳米 管 以其 独特 的结 构特 征 和物化 性 能 , 在 学术 界
及工 业 界引起 了研究 人 员 的广 泛 关 注 .按 照 石 墨 片 的层 数 不 同 , 碳 纳 米 管 主 要 分 为 3类 : 单 壁 碳 纳 米 管 ( S WNTs ) 、 双壁 碳 纳米管 ( DWNT s ) 和 多壁 碳 纳米管 ( MwNT s ) .碳 纳米 管 具有 较 高 的有 效 比表 面积 , 良好 的导 电、 导热 和光 学性 能 , 优 良的磁 学 和力学 性 能.基 于这些 性 能 , 碳 纳米 管在 很 多领域 具 有应用 前 景l 2 j .
due t o t he i r un i qu e e l e c t r o ma g ne t i c,t he r m od y na mi c a n d me c ha n i c a l pr o pe r t i e s .I n t hi s pa pe r ,
聚苯胺复合材料的制备与储能应用研究
当中苯胺的浓度大小 : 第 四. 苯胺 酸性 电解质溶液 当中的阴离子 的种 第五 . 电化学条 件选择 的正确 与否也与聚苯胺 的制备有着很 大的 聚苯胺 复合材料 以其优 良的电学性 能得 到 了人 们 的广泛关 注 。 类: 因此 , 在采用 电化学方法制备聚苯胺的过程当中 , 一定 要做好 上 它是一 种新 型的电学方 面 的材 料 . 是人 们近些 年来 为 了满 足各 方面 影响。 的需求 才研制 出来 的一 种材料 随着科 学技术 的不 断 向前 发展 , 聚 述几个方 面的工作 苯胺复合材 料 的应用 范围将会变 得更 加 的广 泛 其 中聚苯胺 复合材 2 . 聚苯胺复合材料 的储能 通过对聚苯胺主要制备方法的分析与研究 . 使得我们对聚苯胺 的 料 受 到人们 的欢 迎 还主 要是 因为 它 的制 备 以及储 能方 面具 有 比较 生产制造过程 以及制备原理有了更加深入的了解 聚苯胺之所 以能够 特 殊的特点 。 受到人们 的广泛关注还主要是因为聚苯胺 具有很强 的储能性能 聚苯 1 . 聚苯胺复合材料的制备 聚苯胺虽然 是一 种新 型的电学 方面的材料 . 但是它 的制备方 法有 胺复合材料 之所 以能够在 电气设备 当中得到广泛的应用 主要是具有 第一 , 在所 有导电聚合 物当中 , 聚苯胺的导 电性 很多 中 它的制备 主要 采用 的方法有 以下几 种 : 第一 , 电化学 聚合法 ; 以下几个方面 的特点 : 第二 , 环境稳定性也 比较优异 ; 第三 , 聚苯胺 的合成 过程 也 比 第二 . 化学氧化聚合法 ; 第三. 现场 吸附聚合法 ; 第 四, 缩合 聚合法 ; 第 能最高 ; 第四. 聚苯胺所制备 采用的原料 的价 格非常的低廉 ; 第五, 五. 模板法 : 第六 . 无模板法 我们 经常采 用电化学聚合法 以及化学 氧 较的简单 : 化聚合法来对导 电聚苯胺进行制备 不 同方法 以及制备条件 的不 同对 有关研究人员对聚苯胺非常的关 注并且 已经从 多个方 面展 开了研究。 聚苯胺 的储能性能才得到 了人们 的广 聚苯胺的性能 、 形貌 以及导 电性都有着一定 的影 响。 目 前. 化学合成法 正是 因为上述 方面的众多优点 . 但是聚苯胺也存 在在储 能方面也存在着一些缺点 : 第一 , 聚苯 是制备聚苯胺所经常采用的方法 . 具有的优点主要体 现在以下几个方 泛关 注。 第二 . 聚苯胺的导电性能也 比较差 。 但是 面: 第一 . 聚苯胺 采用化学合 成法制造 的工艺 比较 的简单 ; 第二 , 制造 胺具有 比较差 的循环稳定性 : 由于碳纳米管具有众多 的优 所 需要的成本远 远低于采用 其他方法制 备 : 第三 . 聚苯胺采用 化学合 如果将 聚苯胺 与碳纳米管结合起来应用 . 因此能够在很 大的程度上弥补 聚苯胺 的不足之处 . 并且还能在很 成 法可以大规模的进行生产 . 使得聚苯胺 的产量非常 的大。上述化学 点 . 碳纳米管具有 的优点 主要体现在 合成法 主要是用来合成一般性能的聚苯胺 如果聚苯胺具有特殊的要 大的程度上提高聚苯胺的利用效率 第一 , 碳纳 米管的力学性 能比较强 ; 第二 , 纵横 比也 比 求对性 能方面具有特殊的要 求 . 那么就不能运用化学合成法来 进行聚 以下几个方 面 : 第三 , 热稳定性 以及化学性也 比较高 : 第 四, 导电性能也 比较高 。 苯胺 的合 成 具有特殊性能的聚苯胺的合成主要采用的方法是电化学 较高 : 将碳纳米管与聚苯胺结合起来应用到电气设备的生产制造过程 方法 电化学方法不能进行大批量的生产 . 只能进行小批量的生产 , 通 总之 . 能够 在很大程度上 弥补聚苯胺 的不 足之处 , 使其 聚苯 胺的应用 常是用在科研 的合成当中 为了更好的认识与了解聚苯胺复合材料的 当中.
聚苯胺的合成及表征论文
聚苯胺的合成及表征作者:周XX作者单位:贵州,贵阳,贵州XX学院,邮编1、摘要:主要探究在不同条件下,例如投料比、酸种类、酸度、不同掺杂剂对聚苯胺合成产率的影响,通过红外光谱测定其结构,找到最佳合成产率途径。
2、关键词:聚苯胺、合成、探究、结构、表征、测定。
绪论:聚苯胺的特征:1826年,德国化学家Dtto Unverdorben通过热解蒸馏靛蓝首次制得苯胺(anline),产物当时被称为“Krystalin”,意即结晶,因其可与硫酸、磷酸形成盐的结构。
1840年,Fdtzeche从靛蓝中得到物色的油状物苯体,将其命名为anline。
而且他可能制得了少量苯胺的低聚物,1862年HLhetbey也证实了苯胺可以在氧化下形成某些固体颗粒。
单由于对高分子本质缺乏足够的认识,聚苯胺的市级研究拖延了几乎一个市级,知道1984年,MacDiarmid提出了被广泛接受的苯式(还原单元)——醌式(氧化单元)结构共存模型。
随着两种结构单元的含量不同,聚苯胺处于不同程度的氧化还原状态,并可以互相转化。
聚苯胺有许多性能,如导电性、氧化还原性、催化性能、电致变色行为、质子交换性质及光电性质,最重要的是导电性及电化学性能。
同意处理后,可制得各种具有特殊功能的设备和材料,如可做为生物或化学传感器的尿素酶传感器,电子场发射源、转传统锂电极材料在充放电过程中更具优异的可逆性电极材料、选择性膜材料、防腐材料等等。
1、实验内容1、探究投料比对聚苯胺合成产率的影响;2、探究不同酸种类对合成产率的影响;3、探究不同酸度对合成产率的影响;4、探究不同掺杂剂对合成产率的影响;5、找出聚苯胺的最佳溶剂;6、用红外光谱测定聚苯胺结构;1.1仪器与试剂仪器:恒温磁力搅拌仪,85-2型,金坛市城东新瑞仪器厂低温恒温器,中国,重庆银河仪器有限公司试剂:第一实验组:苯胺硫代硫酸铵磺基水杨酸水杨酸氨基磺酸对甲基苯磺酸第二实验组:苯胺硫代硫酸铵硫酸盐酸磷酸高氯酸第三实验组:苯胺硫代硫酸铵投料比(1:1、1:1.5、:1:2.0、1:3.0)第四实验组:苯胺硫代硫酸铵盐酸浓度(0.5mol/L、1mol/L、1.5mol/L、2.0mol/L)1.2聚苯胺的合成聚苯胺的合成方法主要有两种,化学合成方法与电化学合成方法。
聚苯胺的应用及应用原理
聚苯胺的应用及应用原理应用介绍聚苯胺是一种具有广泛应用的合成聚合物,具有优异的导电性、导热性和光学性质。
由于其稳定性和多功能性,聚苯胺在许多领域都有重要的应用。
本文将介绍聚苯胺的主要应用及其应用原理。
1. 电子器件领域聚苯胺在电子器件领域有广泛的应用,特别是在有机电子器件方面。
以下是一些主要的应用:•柔性电子器件:聚苯胺具有良好的柔性和可塑性,因此广泛用于制造柔性显示器、可穿戴设备和可弯曲电子元件。
聚苯胺基材料的弹性和韧性使得电子器件能够适应各种形状和曲线。
•有机太阳能电池:聚苯胺具有良好的导电性和光电性能,可用作有机太阳能电池的活性层材料。
其在太阳光照射下可以产生电子-空穴对,进而产生电荷和电流。
聚苯胺的能带结构可调控,可以优化光电转换效率。
•有机场效应晶体管:聚苯胺可用于制造有机场效应晶体管(OFET),可应用于柔性显示器和有机电子学领域。
聚苯胺薄膜在OFET中可作为半导体层,将载流子输运到电极上,实现电流的控制。
2. 传感器技术聚苯胺是一种优异的传感器材料,具有高度的化学活性、灵敏性和选择性,可用于多种传感器技术。
•气体传感器:聚苯胺薄膜可以吸附和检测气体分子,因此可以用于制造气体传感器。
例如,聚苯胺薄膜可以用于检测有毒气体如氨气、硫化氢等,并可以实现高灵敏度和快速响应。
•生物传感器:聚苯胺可用于制造生物传感器,用于检测生物分子和生物体内的变化。
例如,聚苯胺可以修饰传感器电极,实现对生物分子如葡萄糖、蛋白质等的检测。
•光学传感器:聚苯胺薄膜可用于制造光学传感器,用于检测环境中的光信号。
聚苯胺对光的吸收和发射具有特定的光学性质,可以应用于光学仪器和光电子设备。
3. 化学工程领域聚苯胺在化学工程领域有广泛的应用,主要用于以下方面:•电解质:聚苯胺可溶于有机溶剂和水,并可形成电解质溶液。
聚苯胺电解质在锂离子电池、超级电容器等电化学储能器件中具有应用前景。
•吸附剂:聚苯胺薄膜具有较高的表面活性和吸附性能,可用作吸附剂去除废水中的重金属离子和有机物。
导电高分子聚苯胺的合成及应用
导电高分子聚苯胺的合成及应用一、本文概述本文旨在全面探讨导电高分子聚苯胺的合成方法以及其在不同领域的应用。
聚苯胺作为一种重要的导电高分子材料,因其出色的电学性能和良好的化学稳定性而受到了广泛的关注。
我们将详细介绍聚苯胺的合成原理、步骤和影响因素,以期为其工业化生产提供理论基础。
我们还将综述聚苯胺在电子器件、能源存储、传感器、防腐涂料等领域的应用现状和发展前景,以期为其在实际应用中的推广和优化提供参考。
本文首先对聚苯胺的基本性质进行概述,包括其结构特点、导电机制等。
然后,详细阐述聚苯胺的合成方法,包括化学氧化法、电化学法等,并分析各种方法的优缺点。
在此基础上,探讨合成条件对聚苯胺性能的影响,如温度、pH值、反应时间等。
接着,重点介绍聚苯胺在各个领域的应用,包括其在电子器件中的导电通道、在能源存储中的电极材料、在传感器中的敏感元件以及在防腐涂料中的防腐剂等。
对聚苯胺的未来发展方向进行展望,以期为其在科技和工业领域的应用提供新的思路。
通过本文的阐述,我们期望能够为读者提供一个全面、深入的聚苯胺导电高分子材料的合成与应用知识体系,为其在相关领域的研究和应用提供有益的参考。
二、导电高分子聚苯胺的合成方法导电高分子聚苯胺的合成方法主要包括化学氧化聚合法、电化学聚合法以及酶催化聚合法等。
这些方法各有其特点,适用于不同的应用场景和研究需求。
化学氧化聚合法是最常用的制备聚苯胺的方法,其基本原理是在酸性介质中,使用氧化剂(如过硫酸铵、过氧化氢等)使苯胺单体发生氧化聚合反应,生成聚苯胺。
这种方法操作简便,易于控制,可以得到高分子量的聚苯胺。
然而,该方法的反应条件较为苛刻,通常需要较高的温度和酸性环境,且产生的废水处理难度较大。
电化学聚合法是一种在电极表面进行聚合的方法,通过控制电极电位和电解液的组成,可以实现聚苯胺的原位合成。
这种方法具有设备简单、反应条件温和、易于实现连续生产等优点。
然而,电化学聚合法通常需要较高的设备投资,且聚合速度较慢,生产效率较低。
聚苯胺 毕业论文
图4-4是相同量的活性炭,在不
同量的聚苯胺改性下在 1mol/lH2SO4溶液中,扫描电 1mol/lH2SO4溶液中,扫描电 压0~1.2V之间,很据循环伏安 0~1.2V之间,很据循环伏安 曲线作出的图 由图可见,随着扫描速率的减 小,比电容值并不与扫描速率 成线性关系。此外,随着苯胺 量的加多,得到的聚苯胺含量 就增多,使得活性炭表面聚苯 胺的含量增大,从而提高了活 性炭复合材料的比电容值。三 条曲线从坐标相差近乎相等, 可见PANI/AC材料比容量与聚 可见PANI/AC材料比容量与聚 苯胺的含量有很大的关系。
1、 PANI/AC复合电极材料的制备 PANI/AC复合电极材料的制备 2、超级电容器的电极制作 3、循环伏安法测试 4、交流阻抗测试 5、恒流充放电测试 6、红外光谱检测
PANI/AC复合电极材料的制备 PANI/AC复合电极材料的制备
将一定量的活性炭( 0.08g)置于100ml烧杯中,加入15ml盐 将一定量的活性炭(约0.08g)置于100ml烧杯中,加入15ml盐 酸(1mol/L)溶液,然后超声震荡约20min。再将苯胺饱和溶液缓慢 酸(1mol/L)溶液,然后超声震荡约20min。再将苯胺饱和溶液缓慢 滴加到上活性炭溶液中,同时震荡。然后再将过硫酸钾溶液缓慢滴加 到上溶液中,同时搅拌。 为了好控制氧化剂加入的量,采取对比试验。另一份样不加活 性炭,同时缓慢加入过硫酸钾,当对比样中的溶液从淡黄色逐渐加深, 最后突然变为墨绿色,说明聚苯胺已经合成,可以停止加氧化剂,继 续搅拌若干时间。 反应若干时间后,用抽虑器对溶液进行过滤,将滤纸连同复合 材料放在坩埚中,然后放在烘箱中烘干(6h)取出挂下来即可备用。 材料放在坩埚中,然后放在烘箱中烘干(6h)取出挂下来即可备用。
聚苯胺论文复合材料论文:聚苯胺复合材料的合成
聚苯胺论文复合材料论文:聚苯胺复合材料的合成摘要:近年来聚苯胺因其优良的性能而备受关注,其合成方法和复合材料的性能一直是聚苯胺研究的重要内容。
本文主要介绍复合材料的合成方法。
关键词:聚苯胺复合材料合成方法the synthesis of polyaniline composite materials liushengcaoming(college of chemical engineering and energy; zhengzhou university,zhengzhou henan china 450001) abstract:in recent years,polyaniline has attracted much attention because of its excellent properties. the study on its synthesis and doped mechanism is always one of the major research contents of polyanline.in this paper, the synthesis methods of polyanline composite materials are reviewed keywords:polyanlinecomposite materialssynthesis methods一、引言半导体金属氧化物传感器是目前主要的商业化的气体传感器,但在应用中存在选择性差、操作温度高、稳定性也不令人满意等问题。
而以聚苯胺(pani)为代表的导电高分子气敏材料由于价廉易得、合成和制膜工艺简单且可在常温下工作等优点,已成为研究的热点。
但是纯的聚苯胺气敏材料存在选择性性差、灵敏度低以及稳定性欠佳等缺点,并且聚苯胺为共轭的刚性链结构,在有机溶剂中溶解度低、成膜性能差,不易加工成型从而阻碍了它作为气敏材料在实际中的应用。
(整理)聚苯胺的合成 文献综述
聚苯胺的合成及应用聚苯胺(Polyaniline)一种重要的导电聚合物,是研究最为广泛的导电高分子材料之一,其具有原料价廉、工艺简单、导电性优良、耐高温及抗氧化性能好等优点,受到人们普遍青睐,应用前景十分广阔,使其成为导电高分子研究的主流和热点(1)。
一、研究背景20世纪70年代后期由于聚乙炔的发现,人们对共轭聚合物的结构和认识不断深入和提高,逐渐产生了导电高分子这门新兴学科。
由于导电高分子材料作为新兴不可替代的基础有机材料之一,几乎可以用于现代所有新兴产业及高科技领域之中,因此对导电高分子研究不仅具有重大的理论价值,而且具有巨大的应用价值。
聚苯胺自从1984年,被美国宾夕法尼亚大学的化学家MacDiarmid等重新开发以来,以其良好的热稳定性,化学稳定性和电化学可逆性,优良的电磁微波吸收性能,潜在的溶液和熔融加工性能,原料易得,合成方法简便,还有独特的掺杂现象等特性(2),成为现在研究进展最快的导电高分子材料之一,以其为基础材料,目前正在开发许多新技术,例如全塑金属防腐技术、船舶防污技术、太阳能电池、电磁屏蔽技术、抗静电技术、电致变色、传感器元件、催化材料和隐身技术等。
但是聚苯胺分子链上的苯环结构,导致高分子链的刚性较大,并且分子间氢键导致其难溶、难熔、可加工性能比较差。
这些问题又严重限制了聚苯胺的应用范围,因此,如何克服这些缺点制备溶解性和稳定性好,具有高导电性等优良性质的聚苯胺成为急需解决的问题。
目前的研究中,为了克服上述问题采用的措施主要有:(1)引入环取代基或N 取代基,利用取代基的位阻效应,降低分子链的共平面性,降低分子链的刚性,从而提高聚苯胺的溶解性。
(2)采用质子酸掺杂,尤其的大分子有机质子酸,降低分子链之间的相互作用,达到提高溶解性的目的。
(3)可以和可溶性的高分子共混,制备聚苯胺复合材料,既可以提高其在有机溶剂中的溶解性,又可以得到更多的复合性能。
(4)制备亚微米或者纳米级聚苯胺颗粒,可以提高其的热稳定性和可加工性。
聚苯胺纳米材料的制备及应用
聚苯胺纳米材料的制备及应用聚苯胺纳米材料的制备及应用聚苯胺具有原料易得,合成简便,掺杂机理独特,优良的环境稳定性、电磁微波吸收性能、电化学性能及光学性能和潜在的溶液和熔融加工性能等优点,被认为是最有希望在实际中得到应用的导电聚合物材料,在日用商品及高科技等方面有着广泛的应用前景。
[1,2]因此,自MacDiarmid等发现其质子酸掺杂过程后,[3,4]聚苯胺一跃成为当今导电聚合物研究的热点和推动力之一,备受人们的关注。
在这30多年期间,国内外相关学者们已对聚苯胺各方面进行了较为深入的研究。
1 聚苯胺的制备方法聚苯胺通常由苯胺单体的化学氧化聚合或电化学氧化聚合的方法来制备,选择不同的合成方法和合成条件所得聚苯胺的微观形貌和各种物理、化学性质都有较大的差异。
1.1 化学氧化聚合化学法制备聚苯胺一般是在酸性介质中把氧化剂直接加入到苯胺溶液中,使苯胺发生氧化聚合反应,生成粉末状的聚苯胺。
苯胺的化学氧化合成法具有操作简单、反应条件容易控制等优点。
研究较多的化学氧化聚合法主要有溶液聚合、乳液聚合、微乳液聚合与现场吸附聚合法等。
1.1.1 溶液聚合法代写论文聚苯胺的溶液聚合是指在酸性溶液中用氧化剂使苯胺单体氧化聚合。
化学氧化法能够制备大批量的聚苯胺,也是最常用的一种制备聚苯胺的方法。
化学氧化法合成聚苯胺主要受到反应介质酸的种类及浓度、氧化剂的种类及浓度、单体浓度和反应温度、反应时间等因素的影响。
质子酸是影响苯胺氧化聚合的重要因素,它主要起两方面的作用:提供反应介质所需的pH值和充当掺杂剂。
苯胺化学氧化聚合常用的氧化剂有:H2O2、K2Cr2O8、MnO2、(NH4)2S2O8、FeCl3等。
1.1.2 乳液聚合法乳液聚合有两大类型:①水包油(O/W)型,称为普通乳液聚合;②油包水(W/O)型,即反相乳液聚合。
它们的差别主要体现在反应连续相的选择上,O/W型乳液的连续相是水,而W/O型乳液的连续相是有机溶剂。
典型的乳液聚合过程为:以表面活性剂(如有机磺酸钠等)为乳化剂,同时加溶剂(如水、二甲苯)及苯胺,再用氧化剂(如过硫酸铵(NH4)2S2O8)引发聚合,反应结束用丙酮破乳,经洗涤、干燥即得产物聚苯胺。
导电高分子聚苯胺及其应用
3、传感器领域
3、传感器领域
聚苯胺作为一种敏感材料,在传感器领域有着广泛的应用。通过化学或电化 学掺杂,聚苯胺的导电性能发生变化,利用这种特性可以制造出各种传感器。例 如,基于聚苯胺的酸碱传感器可以用来检测溶液的酸碱度,而聚苯胺基的压力传 感器则可以用于监测压力变化。
Байду номын сангаас
三、研究方法
1、化学反应机理
导电高分子聚苯胺的合成
3、聚合反应:将苯胺单体、氧化剂和催化剂混合在一起,在适当的温度和压 力条件下进行聚合反应。
导电高分子聚苯胺的合成
4、后处理:通过后处理步骤,如脱色、干燥等,得到纯净的导电高分子聚苯 胺。
4、后处理:通过后处理步骤, 如脱色、干燥等,得到纯净的导 电高分子聚苯胺。
4、后处理:通过后处理步骤,如脱色、干燥等,得到纯净的导电高 分子聚苯胺。
导电高分子聚苯胺及其应用
01 引言
目录
02 一、研究现状
03 二、应用领域
04 三、研究方法
05 参考内容
引言
引言
导电高分子材料在当代科技领域具有广泛的应用前景,其中聚苯胺作为一种 新型的高分子导电材料备受。聚苯胺具有优异的导电性能、良好的化学稳定性和 易于制备等优点,成为一种极具潜力的导电高分子材料。本次演示将详细介绍聚 苯胺的研究现状、应用领域及研究方法,并展望其未来发展方向。
4、后处理:通过后处理步骤,如脱色、干燥等,得到纯净的导电高 分子聚苯胺。
3、功能性应用研究:除了传统的电子、航天、建筑等领域,探索聚苯胺在新 能源、生物医学等领域的应用,如作为电池材料、生物传感器等。
4、后处理:通过后处理步骤,如脱色、干燥等,得到纯净的导电高 分子聚苯胺。
4、理论计算模拟:通过理论计算和模拟,深入了解聚苯胺的分子结构和性能 之间的关系,为材料的设计和优化提供指导。
聚苯胺/活性炭复合材料电容性能研究
中 图分 类 号 :M 1 T 91 文献 标 识 码 : A ’
Re e r h s o a a ia e o o y n l e c i a e s a c e n c p ct nc fp l a i n /a tv t d i c r n c m p st a e i l a bo o o ie m t ra
HUANG e li CONG e — o, Zh n—e , W n b ZHANG o h n Ba — o g
( o eeo t il cec n h mc l n i e n ,H ri E g er gU ie i , abn100 , h a C l g Mae a S i eadC e ia E g er g ab n n i nvr t H ri 5 0 1 C i ) l f r n n i n 材 料 电容 性 能 研 究 活
黄震 雷 , 丛文博 , 宝宏 张
( 尔滨工程大学 材料科 学与化学工程学 院, 哈 黑龙 江 哈 尔滨 100 ) 5 0 1 摘 要: 以商品化活性炭为原料 , 1mo L盐酸环境下 采用原 位聚合 法制备 了聚苯胺/ 在 l / 活性 炭复合 材料 ( A P.
sn -i l me iai n me o i I o i g i st p y r t t d w t mme cal v i b e a t ae a b n a a mae i . C ci o a n uo z o h lc ril a al l c v t d c r o s r w tr y a i 1 a y l v h mme c — t r y,e e t c e c mp d n e s e t s o y av o t t h g / ic a g e t e e u e o i v s g t e c - lcr h mi a i e a c p cr c p ,g la sai c a e d s h e t s w r s d t n e t a e t a o l o n c r r s i h p c t c e f r n c f ANI d o gn c v td c r o tras i mo / S 4 a u o s s l t n ai n a e p r ma e o P o /C a r i a a t a e ab n mae l n 1 L L H2 O q e u u i .T e n i l i i o o h r s l h w a e n w ma e a s e s s h g e p cf a a i n e a d p r r c etr t a c v t d e u t s o t tt e trl p s s i h r s e i c c p ct c ef ms mu h b t n a t ae s h h i o e i a n o e h i c b n u d rh u r n e st s AN / l cr d a p cf a a i n e o 4 . F g u d rt e c re t r a o n e i h c r t n i e .P I C ee t e h s a s e i c c p ct c f4 8 7 / n e u r n g e d i o i a h d n i f mA c ,i c e s d b 0 e st o y 3 / m n r a e y 6 % t a cia e a b n ee t d . h a t t d c o l cr e n v r o Ke wo d :ee t c e c a ct r o l a i n y r s lcr h mia c p i ;p y n l e;a t ae a b n;s c c c p c tn e o l a o i c v td c r o i e f p i a ai c a
聚苯胺的共聚改性及聚苯胺基柔性膜储能器件
聚苯胺的共聚改性及聚苯胺基柔性膜储能器件聚苯胺的共聚改性及聚苯胺基柔性膜储能器件近年来,随着电子设备的迅猛发展和可穿戴电子产品的广泛应用,对能源存储技术的需求越来越迫切。
而柔性电子器件作为一种新兴的研究领域,对储能材料的要求也越来越高。
聚苯胺作为一种具有良好导电性和电化学活性的有机聚合物,成为柔性电子器件中的一种重要储能材料。
然而,聚苯胺作为单一材料在储能性能上存在一定的局限性,为了改善其性能,研究者们通过共聚改性的方法,对聚苯胺进行了改进。
共聚改性是指将聚苯胺与其他物质进行共聚反应,通过调节共聚物的比例和结构,来实现对聚苯胺性能的调控。
常用的共聚改性方法主要有共聚聚合法、摩尔比控制法、亚稳共聚法等。
共聚聚合法是将聚苯胺与其他单体进行共聚反应,通过改变单体的比例和种类,可以调控共聚物的结构和性能。
例如,将聚苯胺与聚乙烯醇进行共聚反应,可以制备出聚苯胺/聚乙烯醇共聚物。
研究表明,聚苯胺/聚乙烯醇共聚物具有更高的电容和循环稳定性,相比于纯聚苯胺材料有着更好的储能性能。
摩尔比控制法是在聚合反应中控制不同单体的摩尔比例,从而调节共聚物的化学组成和结构。
例如,通过在聚苯胺合成过程中控制苯胺单体和其他共聚单体的摩尔比,可以合成出不同比例的共聚物,从而调控聚苯胺的导电性能和电化学性能。
亚稳共聚法是指将聚苯胺与其他亚稳态物质进行共聚反应,通过亚稳态的结构和性质来实现对聚苯胺性能的改善。
例如,将聚苯胺与碳纳米管进行共聚反应,可以制备出具有优异导电性和高电容的聚苯胺/碳纳米管复合材料。
研究发现,聚苯胺/碳纳米管复合材料具有较高的电容和快速充放电性能,表现出优异的储能性能。
聚苯胺基柔性膜作为一种重要的储能器件,由于其具有柔性、轻薄、可弯曲等特点,成为柔性电子器件中的理想选择。
聚苯胺基柔性膜的制备方法主要包括溶液浸渍法、蒸发沉积法和层状组装法等。
在制备过程中,可以通过控制溶液浓度、溶剂选择、蒸发速率等参数,来调节膜的厚度、孔隙度和电化学性能,从而实现对聚苯胺基柔性膜的优化。
聚苯胺论文:聚苯胺-碳复合材料的制备与储能应用
聚苯胺论文:聚苯胺/碳复合材料的制备与储能应用【中文摘要】电化学超级电容器(ESC)是近年来发展起来的一种介于传统电容器和蓄电池之间的一种新型储能元件,它具有比容量高、充放电速率快、效率高,对环境无污染,循环寿命长,使用范围广等特点。
电极材料的选择对电化学电容器的制备至关重要,将碳材料与聚苯胺复合可以克服彼此的缺点,并能大大提高比容量。
本文主要研究了聚苯胺/碳复合材料的制备及电化学性能。
并采用透射电镜、扫描电镜等测试手段,对材料形貌进行了表征;采用循环伏安、恒电流充放电、循环寿命等电化学测试手段来测试材料的电化学性能。
具体研究内容如下:1.对ACF浸渍催化剂处理,然后通过化学气相沉积法(CVD)在ACF表面原位生长CNT,得到ACF/CNT复合材料,再与聚苯胺(PANI)复合,制备出CNT/ACF/PANI复合材料,通过电化学性能测试表明,CNT/ACF/PANI复合材料具有比容量大,循环稳定性好等特点,其比容量可达到158.5F·g-1(有机电解液)。
2.分别采用过滤法、界面静置法和喷涂法,将粉末状的CNT制备成碳纳米管网前驱体,探究各种因素对其导电性和力学性能的影响,确定最佳的制备方案。
3.对碳纳米管网前驱体进行一系列的后续处理,得到碳纳米管网,再分别与聚苯胺复合,制得聚苯胺/碳纳米管网前驱体复合材料和聚苯胺/碳纳米管网复合材料,电化学性能测试表明,聚苯胺/碳纳米管网复合材料具有更大的比容量、更稳定的循环性能等特性,聚苯胺/碳纳米管网复合材料的比容量可达到143.2 F·g-1(有机电解液)。
【英文摘要】In recent years, Electrochemical Super Capacitor (ESC) has been developing as a kind of new focused energy storage devices for their novel properties. These properties include high specific capacity, quick charging and discharging rate, high efficiency, environmental friendly, long life cycle and widely using fields. Electrode material selection is critical to the preparation of electrochemical capacitor, preparing carbon material and Polyaniline to be composite material could conquer the disadvantages of each other, and increase the specific capacitance.This paper mainly studied the preparation of polyaniline/carbon composites and their electrochemical properties. Morphology of the obtained composites were characterized by transmission electron microscope and scanning electron microscopy, and the electrochemical performances of the obtained materials were tested by the cyclic voltammograms, galvanostaticcharging/discharging, cycles life. Specific studies are as follows:1. First, ACF was immersed in the catalyst solution, and then situ grew CNT on the surface of ACF by chemical vapor deposition(CVD), which obtained the ACF/CNT composite, at last the CNT/ACF/PANI composite was prepared by compounding the obtained material with polyaniline(PANI). The electrochemicaltests show that CNT/ACF /PANI composite has a larger specific capacity and good cycle stability, and its specific capacity can reach 158.5F·g-1(organic electrolyte).2. By filtration method, interface aside law and spraying respectively, the CNT network precursor was prepared using powder of CNT, then explored the various factors on its electrical conductivity and mechanical properties, at last determined the optimal preparative scheme.3. The CNT network was obtained by a series of follow-up processing of the CNT network precursor treatment, PANI/CNT network precursor composite and PANI/CNT network composite were prepared by compounding PANI with the CNT network precursor and the CNT network respectively. The electrochemical tests indicate that PANI/CNT network composite has a larger specific capacity and better cycle stability, and their specific capacity can reach 143.2F·g-1(organic electrolyte).【关键词】聚苯胺碳纳米管活性碳纤维碳纳米管网电化学性能比容量【英文关键词】polyaniline carbon nanotube activated carbon fiber carbon nanotube network electrochemical performance specific capacity 【目录】聚苯胺/碳复合材料的制备与储能应用摘要7-8Abstract8第1章绪论12-28 1.1 聚苯胺12-18 1.1.1 导电聚苯胺的产生12-13 1.1.2 聚苯胺的结构性质13-15 1.1.3 聚苯胺的聚合机理15-16 1.1.4 聚苯胺的导电机理16 1.1.5 聚苯胺的掺杂机理16-17 1.1.6 聚苯胺的合成方法17 1.1.7 聚苯胺的应用领域17-18 1.2 碳基材料18-22 1.2.1 碳基材料分类18-19 1.2.2 活性碳纤维的结构和性质19-20 1.2.2.1 活性碳纤维的结构19-20 1.2.2.2 活性碳纤维的性质20 1.2.3 碳纳米管的结构和性质20-22 1.2.3.1 碳纳米管的结构20-21 1.2.3.2 碳纳米管的性质21-22 1.3 聚苯胺/碳材料的研究进展及储能应用22-26 1.3.1 聚苯胺/碳纤维复合材料22-23 1.3.2 聚苯胺/碳纳米管复合材料23-26 1.4 本文的设计思路及主要内容26-28 1.4.1 设计思路26-27 1.4.2 主要内容27-28第2章实验部分28-33 2.1 实验药品及仪器28-29 2.2 超级电容器模具的设计29 2.3 复合材料电极片的制作29-30 2.4 超级电容器的组装30 2.5 复合材料的表征及性能测试30-33 2.5.1 透射电镜分析(TEM)30-31 2.5.2 扫描电镜分析(SEM)31 2.5.3 电化学性能测试31 2.5.4 双电测四探针测试仪原理31-33第3章聚苯胺/碳复合材料的制备及其电化学性能研究33-42 3.1 实验部分33-34 3.1.1 ACF及ACF/CNT材料的制备34 3.1.2 ACF/PANI及ACF/CNT/PANI复合材料的制备34 3.2 结果与讨论34-41 3.2.1 材料的形貌结构分析34-36 3.2.2 材料的循环伏安分析36-38 3.2.3 材料的恒流充放电分析38-40 3.2.4 材料的循环寿命分析40-41 3.3 本章小结41-42第4章碳纳米管网前驱体的制备及表征42-52 4.1 实验部分42-43 4.1.1 碳纳米管的制备42-43 4.1.2 碳纳米管的纯化43 4.2 碳纳米管网前驱体的制备43-46 4.2.1 过滤法制备碳纳米管网前驱体44 4.2.2 界面静置法制备碳纳米管网前驱体44-45 4.2.3 喷涂法制备碳纳米管网前驱体45-46 4.3 碳纳米管网前驱体的表征及性能测试46-51 4.3.1 过滤法制备碳纳米管网前驱体的形貌表征46-47 4.3.2 过滤法制备碳纳米管网前驱体的电学性能47-50 4.3.3 过滤法制备碳纳米管网前驱体的力学性能50-51 4.4 本章小结51-52第5章聚苯胺/碳纳米管网复合材料的制备及表征52-62 5.1 实验部分52-58 5.1.1 碳纳米管网前驱体的后续处理过程52-53 5.1.1.1 浸渍法处理碳纳米管网前驱体52-53 5.1.1.2 高温热处理碳纳米管网前驱体53 5.1.2 浸渍时间和高温热处理时间对碳纳米管网前驱体导电性能的影响53-56 5.1.2.1 浸渍时间对碳纳米管网前驱体导电性能的影响53-55 5.1.2.2 高温热处理时间对碳纳米管网前驱体导电性能的影响55-56 5.1.3 碳纳米管网前驱体的后续处理56-57 5.1.4 后续处理过程对碳纳米管网前驱体性能的影响57 5.1.5 聚苯胺/碳纳米管网复合材料的制备57-58 5.2 结果与讨论58-61 5.2.1 材料的形貌结构分析58-59 5.2.2 材料的循环伏安分析59 5.2.3 材料的恒流充放电分析59-61 5.2.4 材料的循环寿命分析61 5.3 本章小结61-62结论62-63致谢63-64参考文献64-71攻读硕士学位期间发表论文与申请专利71-72。
聚苯胺和碳材料反应
聚苯胺和碳材料反应
聚苯胺是一种具有良好导电性和导热性的高分子材料,而碳材料则是一类以碳元素为主要组成的材料,如石墨烯和碳纳米管等。
聚苯胺和碳材料的反应,可以产生一种具有优良性能的复合材料。
聚苯胺和碳材料的反应可以通过简单的混合和热处理实现。
将聚苯胺和碳材料按一定比例混合均匀,然后在适当的温度下进行热处理。
热处理过程中,聚苯胺和碳材料之间的化学反应会发生,形成聚苯胺和碳材料的复合结构。
聚苯胺和碳材料的复合材料具有多种优良性能。
首先,由于聚苯胺的导电性和碳材料的导电性,复合材料具有良好的导电性能。
这使得复合材料可以应用于电子器件领域,如柔性电子、传感器等。
其次,由于碳材料的高比表面积和聚苯胺的吸附性能,复合材料具有优异的吸附性能。
这使得复合材料可以应用于环境污染治理、催化剂载体等领域。
此外,由于聚苯胺和碳材料的热稳定性和力学性能的互补作用,复合材料还具有较好的热稳定性和力学性能。
聚苯胺和碳材料的反应机理尚不完全清楚,但可以推测其中可能涉及聚苯胺分子的氧化和碳材料的还原反应。
在热处理过程中,聚苯胺分子中的氧原子可能与碳材料中的氢原子发生反应,形成碳-氮键。
此外,聚苯胺分子中的苯环结构可能与碳材料中的碳原子形成π-π堆积结构,进一步增强复合材料的性能。
聚苯胺和碳材料的反应可以产生一种具有优良性能的复合材料。
该复合材料具有良好的导电性、吸附性、热稳定性和力学性能,可以应用于电子器件、环境污染治理等领域。
聚苯胺和碳材料的反应机理尚待进一步研究,但已有的研究结果表明,该反应是一种具有应用前景的研究方向。
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聚苯胺论文:聚苯胺/碳复合材料的制备与储能应用【中文摘要】电化学超级电容器(ESC)是近年来发展起来的一种介于传统电容器和蓄电池之间的一种新型储能元件,它具有比容量高、充放电速率快、效率高,对环境无污染,循环寿命长,使用范围广等特点。
电极材料的选择对电化学电容器的制备至关重要,将碳材料与聚苯胺复合可以克服彼此的缺点,并能大大提高比容量。
本文主要研究了聚苯胺/碳复合材料的制备及电化学性能。
并采用透射电镜、扫描电镜等测试手段,对材料形貌进行了表征;采用循环伏安、恒电流充放电、循环寿命等电化学测试手段来测试材料的电化学性能。
具体研究内容如下:1.对ACF浸渍催化剂处理,然后通过化学气相沉积法(CVD)在ACF表面原位生长CNT,得到ACF/CNT复合材料,再与聚苯胺(PANI)复合,制备出CNT/ACF/PANI复合材料,通过电化学性能测试表明,CNT/ACF/PANI复合材料具有比容量大,循环稳定性好等特点,其比容量可达到158.5F·g-1(有机电解液)。
2.分别采用过滤法、界面静置法和喷涂法,将粉末状的CNT制备成碳纳米管网前驱体,探究各种因素对其导电性和力学性能的影响,确定最佳的制备方案。
3.对碳纳米管网前驱体进行一系列的后续处理,得到碳纳米管网,再分别与聚苯胺复合,制得聚苯胺/碳纳米管网前驱体复合材料和聚苯胺/碳纳米管网复合材料,电化学性能测试表明,聚苯胺/碳纳米管网复合材料具有更大的比容量、更稳定的循环性能等特性,聚苯胺/碳纳米管网复合材料的比容量可达到143.2 F·g-1(有机电解液)。
【英文摘要】In recent years, Electrochemical Super Capacitor (ESC) has been developing as a kind of new focused energy storage devices for their novel properties. These properties include high specific capacity, quick charging and discharging rate, high efficiency, environmental friendly, long life cycle and widely using fields. Electrode material selection is critical to the preparation of electrochemical capacitor, preparing carbon material and Polyaniline to be composite material could conquer the disadvantages of each other, and increase the specific capacitance.This paper mainly studied the preparation of polyaniline/carbon composites and their electrochemical properties. Morphology of the obtained composites were characterized by transmission electron microscope and scanning electron microscopy, and the electrochemical performances of the obtained materials were tested by the cyclic voltammograms, galvanostaticcharging/discharging, cycles life. Specific studies are as follows:1. First, ACF was immersed in the catalyst solution, and then situ grew CNT on the surface of ACF by chemical vapor deposition(CVD), which obtained the ACF/CNT composite, at last the CNT/ACF/PANI composite was prepared by compounding the obtained material with polyaniline(PANI). The electrochemicaltests show that CNT/ACF /PANI composite has a larger specific capacity and good cycle stability, and its specific capacity can reach 158.5F·g-1(organic electrolyte).2. By filtration method, interface aside law and spraying respectively, the CNT network precursor was prepared using powder of CNT, then explored the various factors on its electrical conductivity and mechanical properties, at last determined the optimal preparative scheme.3. The CNT network was obtained by a series of follow-up processing of the CNT network precursor treatment, PANI/CNT network precursor composite and PANI/CNT network composite were prepared by compounding PANI with the CNT network precursor and the CNT network respectively. The electrochemical tests indicate that PANI/CNT network composite has a larger specific capacity and better cycle stability, and their specific capacity can reach 143.2F·g-1(organic electrolyte).【关键词】聚苯胺碳纳米管活性碳纤维碳纳米管网电化学性能比容量【英文关键词】polyaniline carbon nanotube activated carbon fiber carbon nanotube network electrochemical performance specific capacity 【目录】聚苯胺/碳复合材料的制备与储能应用摘要7-8Abstract8第1章绪论12-28 1.1 聚苯胺12-18 1.1.1 导电聚苯胺的产生12-13 1.1.2 聚苯胺的结构性质13-15 1.1.3 聚苯胺的聚合机理15-16 1.1.4 聚苯胺的导电机理16 1.1.5 聚苯胺的掺杂机理16-17 1.1.6 聚苯胺的合成方法17 1.1.7 聚苯胺的应用领域17-18 1.2 碳基材料18-22 1.2.1 碳基材料分类18-19 1.2.2 活性碳纤维的结构和性质19-20 1.2.2.1 活性碳纤维的结构19-20 1.2.2.2 活性碳纤维的性质20 1.2.3 碳纳米管的结构和性质20-22 1.2.3.1 碳纳米管的结构20-21 1.2.3.2 碳纳米管的性质21-22 1.3 聚苯胺/碳材料的研究进展及储能应用22-26 1.3.1 聚苯胺/碳纤维复合材料22-23 1.3.2 聚苯胺/碳纳米管复合材料23-26 1.4 本文的设计思路及主要内容26-28 1.4.1 设计思路26-27 1.4.2 主要内容27-28第2章实验部分28-33 2.1 实验药品及仪器28-29 2.2 超级电容器模具的设计29 2.3 复合材料电极片的制作29-30 2.4 超级电容器的组装30 2.5 复合材料的表征及性能测试30-33 2.5.1 透射电镜分析(TEM)30-31 2.5.2 扫描电镜分析(SEM)31 2.5.3 电化学性能测试31 2.5.4 双电测四探针测试仪原理31-33第3章聚苯胺/碳复合材料的制备及其电化学性能研究33-42 3.1 实验部分33-34 3.1.1 ACF及ACF/CNT材料的制备34 3.1.2 ACF/PANI及ACF/CNT/PANI复合材料的制备34 3.2 结果与讨论34-41 3.2.1 材料的形貌结构分析34-36 3.2.2 材料的循环伏安分析36-38 3.2.3 材料的恒流充放电分析38-40 3.2.4 材料的循环寿命分析40-41 3.3 本章小结41-42第4章碳纳米管网前驱体的制备及表征42-52 4.1 实验部分42-43 4.1.1 碳纳米管的制备42-43 4.1.2 碳纳米管的纯化43 4.2 碳纳米管网前驱体的制备43-46 4.2.1 过滤法制备碳纳米管网前驱体44 4.2.2 界面静置法制备碳纳米管网前驱体44-45 4.2.3 喷涂法制备碳纳米管网前驱体45-46 4.3 碳纳米管网前驱体的表征及性能测试46-51 4.3.1 过滤法制备碳纳米管网前驱体的形貌表征46-47 4.3.2 过滤法制备碳纳米管网前驱体的电学性能47-50 4.3.3 过滤法制备碳纳米管网前驱体的力学性能50-51 4.4 本章小结51-52第5章聚苯胺/碳纳米管网复合材料的制备及表征52-62 5.1 实验部分52-58 5.1.1 碳纳米管网前驱体的后续处理过程52-53 5.1.1.1 浸渍法处理碳纳米管网前驱体52-53 5.1.1.2 高温热处理碳纳米管网前驱体53 5.1.2 浸渍时间和高温热处理时间对碳纳米管网前驱体导电性能的影响53-56 5.1.2.1 浸渍时间对碳纳米管网前驱体导电性能的影响53-55 5.1.2.2 高温热处理时间对碳纳米管网前驱体导电性能的影响55-56 5.1.3 碳纳米管网前驱体的后续处理56-57 5.1.4 后续处理过程对碳纳米管网前驱体性能的影响57 5.1.5 聚苯胺/碳纳米管网复合材料的制备57-58 5.2 结果与讨论58-61 5.2.1 材料的形貌结构分析58-59 5.2.2 材料的循环伏安分析59 5.2.3 材料的恒流充放电分析59-61 5.2.4 材料的循环寿命分析61 5.3 本章小结61-62结论62-63致谢63-64参考文献64-71攻读硕士学位期间发表论文与申请专利71-72。