导电聚合物复合材料作为超级电容器电极材料
常见导电聚合物
常见导电聚合物导论导电聚合物是一类具有导电性能的高分子材料，具有优异的导电性、机械性能和化学稳定性。
常见导电聚合物广泛应用于电子、能源、传感器等领域。
本文将介绍几种常见的导电聚合物及其应用。
聚苯胺（Polyaniline）聚苯胺是一种有机导电聚合物，具有优异的导电性能和化学稳定性。
它可以通过化学氧化或电化学氧化反应合成。
聚苯胺的导电性主要来自于其共轭结构，其中苯环通过π电子共享形成导电通道。
聚苯胺在导电性能、电化学活性、光学性能等方面具有独特的优势，因此被广泛应用于电池、超级电容器、传感器等领域。
聚苯胺的合成方法1.化学氧化法：将苯胺单体与氧化剂反应，如过氧化氢、过硫酸铵等，生成聚苯胺。
2.电化学氧化法：将苯胺单体溶解在电解质溶液中，通过电化学氧化反应生成聚苯胺。
聚苯胺的应用1.电池：聚苯胺可以用作电池的电极材料，提高电池的导电性和储能性能。
2.传感器：聚苯胺可以用作气体传感器、湿度传感器等的敏感材料，具有高灵敏度和快速响应的特点。
3.超级电容器：聚苯胺可以用作超级电容器的电极材料，具有高能量密度和快速充放电的特点。
聚噻吩（Polythiophene）聚噻吩是一种常见的有机导电聚合物，具有良好的导电性和光电性能。
聚噻吩的导电性来源于其共轭结构，其中噻吩环通过π电子共享形成导电通道。
聚噻吩具有较高的载流子迁移率和较低的能带间隙，因此被广泛应用于有机光电器件、场效应晶体管等领域。
聚噻吩的合成方法1.化学氧化法：将噻吩单体与氧化剂反应，如过氧化氢、过硫酸铵等，生成聚噻吩。
2.电化学氧化法：将噻吩单体溶解在电解质溶液中，通过电化学氧化反应生成聚噻吩。
聚噻吩的应用1.有机光电器件：聚噻吩可以用作有机太阳能电池、有机发光二极管等器件的光电活性层，提高器件的光电转换效率。
2.场效应晶体管：聚噻吩可以用作场效应晶体管的有机半导体层，实现电荷输运和场效应调控。
聚乙炔（Polyacetylene）聚乙炔是一种具有高导电性的聚合物，是导电聚合物研究的先驱。
导电聚合物电极
导电聚合物电极导电聚合物电极是一种具有导电性能的聚合物材料，可以作为电池、超级电容器等能源存储设备的电极材料。
导电聚合物电极具有导电性能好、机械强度高、化学稳定性好等优点，因此在能源领域具有广泛的应用前景。
导电聚合物电极具有良好的导电性能。
传统的聚合物材料通常是非导电的，而导电聚合物通过引入导电性的成分，使其具备了导电能力。
导电聚合物的导电机制通常是通过离子或电子的传导来实现的。
导电聚合物电极具有高电导率，可以有效传导电子和离子，提高能量转化效率。
导电聚合物电极具有良好的机械强度。
导电聚合物电极通常由聚合物基质和导电填料组成，填料的添加可以提高聚合物电极的机械强度和稳定性。
导电聚合物电极通过优化填料的选择和控制添加量，可以实现电极的高强度和高稳定性，从而提高电池或超级电容器的使用寿命和安全性能。
导电聚合物电极具有良好的化学稳定性。
导电聚合物电极在充放电过程中一般会经历多次氧化还原反应，因此要求电极具有良好的化学稳定性。
导电聚合物电极通常采用具有良好稳定性的聚合物作为基质，并通过合理调控填料的选择和添加量，来提高电极的化学稳定性。
这样可以避免电极在长时间使用过程中发生不可逆的化学反应，保证电池或超级电容器的稳定性和可靠性。
导电聚合物电极还具有其他一些特殊的优点。
例如，导电聚合物电极可以实现柔性设计，可以根据需求进行形状和尺寸的调整，适应不同设备的要求。
此外，导电聚合物电极还可以实现可再生能源的高效利用，例如太阳能电池、燃料电池等。
导电聚合物电极可以作为这些能源装置的关键部件，提高能量转化效率和使用寿命。
导电聚合物电极是一种具有导电性能的聚合物材料，具有导电性能好、机械强度高、化学稳定性好等优点。
导电聚合物电极在能源领域具有广泛的应用前景，可以应用于电池、超级电容器等能源存储设备中。
导电聚合物电极的开发和研究对于提高能源转化效率、推动可再生能源的利用具有重要意义。
石墨烯聚苯胺复合材料的制备及其电化学性能
石墨烯聚苯胺复合材料的制备及其电化学性能一、本文概述本文旨在探讨石墨烯聚苯胺复合材料的制备工艺及其电化学性能。
石墨烯，作为一种二维的碳纳米材料，因其出色的电导性、高比表面积和良好的化学稳定性，在电化学领域具有广泛的应用前景。
聚苯胺，作为一种导电聚合物，具有良好的电化学活性和环境稳定性。
将石墨烯与聚苯胺复合，可以充分发挥两者的优势，提高复合材料的电化学性能。
本文将首先介绍石墨烯和聚苯胺的基本性质，然后详细阐述石墨烯聚苯胺复合材料的制备方法，包括溶液混合法、原位聚合法等。
随后，通过对制备的复合材料进行结构表征和电化学性能测试，分析其电化学性能的影响因素及优化条件。
本文还将讨论石墨烯聚苯胺复合材料在超级电容器、锂离子电池等电化学器件中的应用潜力，并展望其未来的发展前景。
通过本文的研究，旨在为石墨烯聚苯胺复合材料的制备和应用提供理论支持和实践指导，推动其在电化学领域的广泛应用。
二、石墨烯聚苯胺复合材料的制备方法石墨烯聚苯胺复合材料的制备是一个融合了化学合成和纳米材料制备技术的复杂过程。
这种方法的关键步骤包括石墨烯的制备、聚苯胺的合成以及两者的复合。
我们需要制备高质量的石墨烯。
这通常通过化学气相沉积（CVD）法、氧化还原法或剥离法实现。
其中，氧化还原法是最常用的一种方法，它通过将天然石墨与强氧化剂反应，生成氧化石墨，再经过热还原或化学还原得到石墨烯。
接下来，我们合成聚苯胺。
聚苯胺的合成通常通过化学氧化聚合法进行，如使用过硫酸铵作为氧化剂，在酸性条件下将苯胺单体氧化聚合，生成聚苯胺。
制备石墨烯聚苯胺复合材料的核心步骤是将石墨烯和聚苯胺进行有效复合。
这可以通过溶液混合法、原位聚合法或熔融共混法实现。
其中，溶液混合法是最常用的一种方法。
将石墨烯分散在适当的溶剂中，然后加入聚苯胺溶液，通过搅拌或超声处理使两者充分混合。
随后，通过蒸发溶剂或热处理使复合材料固化。
为了进一步提高复合材料的性能，我们还可以在制备过程中引入其他添加剂或进行后处理。
基于PEDOTPSS超级电容器电极的研究进展
6I Issue6江西科技师范大学学报Journal of Jiangxi Science&Technology Normal University202012Dec.2020基于PEDOT：PSS超级电容器电极的研究进展王晔晔，丁文俊，杨家霁，陈晓，刘聪聪*(江西科技师范大学化学化工学院，江西南昌330013)摘要：作为典型的导电聚合物，聚(3,4-二氧乙撑8吩)：聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS&在应用中得到了越来越广泛的关注。
它具有许多独特的性能，如较高的掺杂水平、高导电性以及快速的传质动力学。
PEDOT：PSS作为电极材料在能量转换和存储设备中有着较大的发展潜力。
本文对PEDOT：PSS作为超级电容器电极时自身所具备的优及典型合材料的电容性能了。
关键词：电极材料；PEDOT：PSS；导电性；电容性能；复合材料中图分类号：0631文献标识码:A文章编号:2096-854X(2020)06-0056-05Research Progress of PEDOT:PSS as The Electrode ofSupercapacitorsWang Yeye,Ding Wenjun,Yang Jiaji,Chen Xiao,Liu Congcong*(l.School of Chemistry and Chemical Engineering,Jiangxi Science&Technology Normal University,Nanchang330013,Jiangxi,P.R.China)Abstract：As a typical conductive polymer,poly(3,4-dioxyethylenethiophene&:polystyrene sulfonic acid(PEDOT: PSS)has received more and more attention in its applications.High doping level,high conductivity and fast mass transfer kinetics are all its characteristics.PEDOT:PSS as an electrode material has great potential for development in energy conversion and storage devices.This article summarizes the advantages of PEDOT:PSS as a supercapacitor electrode and the capacitance performance of typical composite materials.Key words：Electrode materials;PEDOT:PSS;conductivity;capacitance performance;composite—、前言近年来，便携式电子设备已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分，因此为其提供动力的电化学储能技术将不可避免的面临更大程度的需求与优化。
柔性超级电容器电极材料的设计、制备及性能研究
柔性超级电容器电极材料的设计、制备及性能研究一、本文概述随着能源需求的日益增长和环境保护的迫切需求，高效、环保的能源存储技术已成为全球科研和产业界的研究热点。
其中，超级电容器作为一种能够快速存储和释放大量电能的电子器件，具有功率密度高、充放电速度快、循环寿命长等优点，被广泛应用于电动汽车、移动通信、航空航天等领域。
然而，传统的超级电容器电极材料往往存在柔韧性差、比容量低等问题，限制了其在可穿戴设备、柔性电子等领域的应用。
因此，研究和开发新型柔性超级电容器电极材料，对于推动超级电容器技术的进一步发展和拓宽其应用领域具有重要意义。
本文旨在探讨柔性超级电容器电极材料的设计、制备及性能研究。
我们将介绍柔性超级电容器的基本原理、分类及应用领域，阐述柔性电极材料的重要性。
我们将综述目前柔性超级电容器电极材料的研究进展，包括常见的电极材料类型、制备方法及其优缺点。
在此基础上，我们将提出一种新型的柔性超级电容器电极材料的设计思路，并详细介绍其制备过程、结构表征及电化学性能测试方法。
我们将对所制备的柔性电极材料进行系统的性能评估，包括其比容量、循环稳定性、倍率性能等，并探讨其在实际应用中的潜力。
通过本文的研究，我们期望能够为柔性超级电容器电极材料的设计和制备提供新的思路和方法，推动超级电容器技术的创新和发展，为未来的能源存储和转换领域做出贡献。
二、超级电容器基础知识超级电容器（Supercapacitor），也称为电化学电容器（Electrochemical Capacitor），是一种具有高能量密度和高功率密度的电子器件。
与传统的电容器和电池相比，超级电容器在储能和放电速度上都具有显著的优势。
其基础知识主要涉及电极材料、电解质、工作原理以及性能参数等方面。
电极材料：超级电容器的电极材料是其核心组成部分，直接影响其电化学性能。
常见的电极材料包括碳材料（如活性炭、碳纳米管、石墨烯等）、导电聚合物（如聚吡咯、聚苯胺等）以及金属氧化物（如氧化钌、氧化锰等）。
聚吡咯／二氧化锰复合材料的合成与性能
高、 电化学性 能稳 定 、 环境 友 好 等优 点 引起 了科 研
工 作 者 的兴 趣［ ２ ］ ． 二 氧化 锰 优 越 的 电化 学 性 能 使 它 可用 作充 电 电池 的 电极 材 料 ． 二 氧 化锰 在 电 池 以及超 级 电容器 电极 材料 等 领域 已展 现 出极 其 优
咯及 其 复 合 材 料 在 二 次 电池 、 电容器、 化 学 传 感
器、 生物 电极 、 导 电 材 料 等 领 域 的 研 究 也 层 出不 穷． 但 是 由于 聚 吡 咯 的 电导 率 低 、 生产成本高 、 寿
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
聚合物 作 为 超 级 电容 器 电极 材 料 是 一 个 研 究 的
热 点．
越 的性 能 和潜在 的商业 价值 ［ ３ ］ ． 为 了结 合 聚 吡 咯 和 二 氧 化 锰 的优 点 ， 得 到 更 好 的超 级 电容 器 电极 材 料 ， 我 们 首 次 采用 甲基 橙
作 为模 板运用 一 步法把 聚吡 咯 和二 氧 化锰 进 行 复
超 级 电容器 是一 种应 用 前 景很 广 的新 型储 能
命 短等 缺点 使得 聚 吡咯及 其 复 合材 料 的应 用 在 有 些 方 面还没 有 达 到 实 际生 产 的要 求 ， 这 也 是 国 内 外 科研 工作 者 的研究 重点 ．
二 氧化 锰 由于 成 本 低 、 比表 面 积 大 、 可 逆 性
合 材 料 的 电 容 比聚 吡 咯 大 几 十 倍 ， 达到５ ５ ９ Ｆ ／ ｇ ， 并且保持率达到 ９ ８ ． ６ ４ ， 表明聚吡咯／ － 氧化 锰 复 合 材 料 具
导电聚合物材料的导电性能分析
导电聚合物材料的导电性能分析导电聚合物材料是一种具有导电性能的高分子材料，广泛应用于电子、能源等领域。
本文将从导电聚合物材料的基本原理和分类、导电性能的分析及其相关应用等方面进行探讨。
一、导电聚合物材料的基本原理和分类导电聚合物材料是通过在高分子链上引入导电基团或掺杂导电性物质，使其具有导电性能。
其基本原理是利用导电基团或导电物质的电子传导作用，使高分子链具有导电性。
根据导电性来源的不同，导电聚合物材料可以分为两类：掺杂型和导电基团型。
掺杂型导电聚合物是将导电物质以微粒或分子形式加入到高分子链中，通过导电物质的电子传导实现导电性。
而导电基团型导电聚合物则是通过在高分子链上引入具有导电性质的基团，使高分子链本身具有导电性。
二、导电性能的分析导电性能是评价导电聚合物材料的重要指标，影响着其在实际应用中的表现。
导电性能的分析主要从导电性、稳定性和机械性能三个方面进行。
导电性是导电聚合物材料的基本特性，其取决于导电物质的类型、掺入浓度和导电路径的连通程度。
常用的导电性能测试方法包括四探针法、霍尔效应和电化学阻抗谱法等。
通过这些测试方法，可以了解导电聚合物材料的电阻率、载流子浓度以及电导率等参数。
稳定性是指导电聚合物材料在不同环境条件下的导电性能表现。
高温、湿度、紫外线等因素都会对导电聚合物材料的导电性能产生不同程度的影响。
因此，评估导电聚合物材料的稳定性十分重要，可以通过热稳定性测试、湿热稳定性测试等方法进行。
机械性能是指导电聚合物材料在力学加载下的表现。
导电聚合物材料在实际应用中往往处于力学载荷的作用下，如拉伸、压缩、弯曲等。
因此，评估导电聚合物材料的机械性能可以通过拉伸试验、冲击试验和硬度测试等方法进行。
三、导电聚合物材料的应用导电聚合物材料具有导电性能优良、加工性能好、可调性强等特点，所以在电子、能源等领域有着广泛的应用。
在电子领域，导电聚合物材料常用于柔性电子器件的制备。
由于导电聚合物材料柔性、可弯曲性好，可以为柔性电子器件提供导电通径，例如柔性显示器、柔性电池等。
超级电容器复合电极材料制备及电化学性能研究
超级电容器复合电极材料制备及电化学性能研究1. 本文概述随着现代科技的发展，能源存储技术正面临着前所未有的挑战和机遇。
超级电容器作为一种重要的能源存储设备，因其高功率密度、快速充放电能力、长寿命周期和环境友好性而受到广泛关注。
在超级电容器的构造中，复合电极材料的研发尤为关键，其直接决定了超级电容器的电化学性能和整体效能。
本文旨在探讨超级电容器复合电极材料的制备方法及其电化学性能。
本文将对目前广泛研究的几种复合电极材料，如碳材料、金属氧化物、导电聚合物等，进行系统的综述。
这些材料在超级电容器中的应用优势和面临的挑战将被详细讨论。
接着，本文将重点介绍几种创新的复合电极材料制备技术，包括化学气相沉积、水热合成、溶胶凝胶法等。
这些方法在制备过程中对材料结构和形貌的控制，以及对电化学性能的影响将被深入分析。
本文将通过实验数据，评估所制备的复合电极材料在超级电容器中的实际应用性能，包括比电容、能量密度、循环稳定性等关键指标。
通过这些研究，本文旨在为超级电容器复合电极材料的发展提供新的视角和技术路径，推动能源存储技术的进步。
2. 文献综述超级电容器，也称为电化学电容器，是一种介于传统电容器和电池之间的能量存储设备。
它们的主要特点是具有高功率密度、长循环寿命和快速充放电能力。
超级电容器的储能机制主要是双电层电容，涉及电极材料与电解质之间的电荷分离。
这一领域的研究起始于20世纪50年代，随着材料科学和电化学技术的进步，超级电容器在能量存储领域的重要性日益凸显。
超级电容器的性能在很大程度上取决于电极材料的性质。
近年来，研究者们广泛关注复合电极材料，因其能够结合不同材料的优点，从而提高超级电容器的整体性能。
常见的复合电极材料包括碳基材料、金属氧化物、导电聚合物等。
这些材料通过不同的复合策略（如物理混合、化学接枝、层层自组装等）进行组合，旨在提高比电容、能量密度和循环稳定性。
电化学性能是评估超级电容器电极材料的关键指标。
超级电容器结构 (2)
超级电容器结构引言超级电容器作为一种高效能、高密度储能设备，近年来逐渐广泛应用于电子设备、交通工具和工业领域。
超级电容器的性能很大程度上取决于其内部结构的设计。
本文将介绍超级电容器常见的结构类型及其特点。
单电层结构单电层结构是最简单的超级电容器结构，其由两个电极和电解质组成，其中电极和电解质都是单层的。
这种结构具有制作简单、成本低的特点。
然而，由于电极与电解质之间的插入电容很小，单电层结构的容量较低，因此在一些高容量需求的应用中很少使用。
单电层结构的电极一般选择碳材料，如活性炭或石墨。
这是因为碳材料具有大量的孔隙和表面积，能够提供更多的电极活性区域，从而增加电容量。
电解质常用的选择是有机溶液或者离子液体。
双电层结构双电层结构是目前应用最广泛的超级电容器结构之一。
它由两个电极和电解质组成，但与单电层结构不同的是，电极和电解质都是多层的。
这种结构能提供更大的电极活性区域，因此具有更高的电容量。
电极材料方面，双电层结构常使用由活性炭和导电聚合物制成的复合材料。
活性炭提供了大量的孔隙和表面积，增加了电容量，而导电聚合物则能增强电极的电导率。
电解质方面，常使用的是有机溶液或者离子液体。
亚纳米孔结构为了进一步增加超级电容器的电容量，一种被广泛研究的结构是亚纳米孔结构。
在亚纳米孔结构中，电极材料中有大量的纳米孔隙，这些孔隙提供了极大的比表面积。
较大的比表面积能够提供更多的电极活性区域，从而增加电容量。
制备亚纳米孔结构的电极材料通常使用高度多孔的材料，如氧化钛、氧化锌或氧化铝。
制备过程中，通过化学方法、热处理或模板法等手段可以控制孔隙尺寸和分布。
对于电解质的选择，则需要考虑其与亚纳米孔结构材料的适配性。
纳米线/纳米片结构另一种被广泛研究的超级电容器结构是纳米线或纳米片结构。
这种结构通过利用纳米尺度的电极材料，增加了电极和电解质之间的界面面积。
较大的界面面积能够提供更多的电容量。
制备纳米线或纳米片结构的电极材料通常使用金属氧化物，如二氧化钛或氧化锰。
超级电容器有机导电聚合物电极材料的研究进展
超级电容器有机导电聚合物电极材料的研究进展3陈光铧,徐建华,杨亚杰,蒋亚东,葛 萌(电子科技大学光电信息学院,成都610051)摘要 有机导电聚合物是一类重要的超级电容器电极材料。
有机聚合物掺杂状态下,因具有共轭结构,从而提高了电子的离域性,对外表现可以导电。
根据掺杂类型和组合的不同,超级电容器有机聚合物电极可分为3种基本类型。
阐述了有机聚合物电极的导电原理和分类,介绍了有机聚合物电极的研究现状和发展趋势。
关键词 电化学超级电容器 导电聚合物 聚苯胺 聚噻吩 混合类型电容器 全固态超级电容器Progress in Research on Conductive Polymer Elect rode Materials for SupercapacitorsC H EN Guanghua ,XU Jianhua ,YAN G Yajie ,J IAN G Yadong ,GE Meng(College of Opto 2electronic Information ,University of Electronic Science and Technology of China ,Chengdu 610051)Abstract Conducting polymer is a kind of important supercapacitor electrode materials.The electronic deloca 2lization of polymer will be enhanced for the conjugate structure in doped state.Conducting polymers are divided into three kinds of basic types according to the kind of doping and association.The principle and classification of the con 2ducting polymer are introduced.Recent progress in research and development on conducting polymer electrode mate 2rials for supercapacitors is reviewed.K ey w ords electrochemical supercapacitor ,conducting polymer ,polyaniline ,polythiophene ,hybrid capacitor ,all 2solid 2state electrochemical supercapacitor 3国家自然科学基金(60771044);电子薄膜与集成器件国家重点实验室开放课题(KFJJ 200806) 陈光铧:男,1984年生,硕士,研究方向为有机高分子材料及器件 Tel :028********* E 2mail :ghchen4@ 徐建华:男,1966年生,教授,主要从事有机电子材料及器件研究 Tel :028********* E 2mail :xujh9913@0 引言超级电容器是一种性能介于电池与传统电容器之间的新型储能器件,具有功率密度高、充放电速度快、使用寿命长等优点,有着广阔的应用前景,如可用于便携式仪器设备、数据记忆存储系统、电动汽车电源及应急后备电源等。
导电聚噻吩作为超级电容器电极材料的研究进展_袁美蓉
CN
CN
S
S
S
S
CH3
1
2
CH3
CN
CN
S
CN
O
O
S
S
S
3
4
5
图 ２ 低 聚 物 的 结 构 式 ［１３］ Ｆｉｇ．２ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｏｌｉｇｏｍｅｒｓ［１３］
S
"
S+.
DMT
-e-
Ionicliquid
图３ ＴＰＴ 的结构式［１９］ Ｆｉｇ．３ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｓｔｒｃｕｔｕｒｅ ｏｆ ＴＰＴ［１９］
Electrochemical Polymerization
PDMT Sn
#
-e-
x
Ionicliquid
S+. +y S+.
Electrochemical Copolymerization
S Sn
Poly(DMT-co-3MT)
S 3MT
!
-eIonicliquid
S+. Electrochemical Polymerization
为主，而聚噻吩既可以 ｐ型 掺 杂 又 可 以 ｎ型 掺 杂 。 ［１］ 本 文 主 要对聚噻吩超级电容器电极材料的研究成果做简要概述。
１ 噻 吩 均 聚 物 类 电 极 材 料
噻吩类聚 合 物 作 为 发 光 材 料 的 研 究 早 已 被 人 们 报 道。 １９９６年 Ｐａｓｑｕｉｅｒ等 在 ［１０］ 电化学电容进 展 国 际 会 议 上 报 道 了 一种Ⅱ型超级电容器，它的 ２个电极分别由聚 ３－氟苯噻吩和 聚噻 吩 构 成。 另 外，Ｍａｓｔｒａｇｏｓｔｉｎｏ 等 也 ［１１］ 在 会 议 上 报 道 了 另一种 既 可 以 ｐ 型 掺 杂 又 可 以 ｎ 型 掺 杂 的 聚 ３，４－双 噻 吩 基 噻吩，并与传统的 活 性 炭 材 料 进 行 性 能 对 比。 随 后，人 们 开 始关注聚噻吩类超级电容器电极材料的研究。
《Co3O4及其复合材料的制备与在超级电容器中的应用研究》
《Co3O4及其复合材料的制备与在超级电容器中的应用研究》篇一一、引言随着科技的发展，超级电容器作为一种新型的储能器件，其性能和效率得到了广泛的关注。
在超级电容器的电极材料中，Co3O4及其复合材料因其高比电容、良好的循环稳定性和高充放电速率等优点，受到了广泛的研究和应用。
本文将详细介绍Co3O4及其复合材料的制备方法，并探讨其在超级电容器中的应用。
二、Co3O4及其复合材料的制备1. Co3O4的制备Co3O4的制备方法有多种，常见的有溶胶凝胶法、水热法、微波法等。
本文将重点介绍溶胶凝胶法。
溶胶凝胶法是一种较为简单、有效的制备Co3O4的方法。
首先，将钴盐溶于适量的溶剂中，形成均匀的溶液。
然后，加入适量的沉淀剂，使钴盐发生水解反应，形成溶胶。
经过陈化、干燥和煅烧等步骤，得到Co3O4粉末。
2. Co3O4复合材料的制备为了提高Co3O4的电化学性能，常常将其与其他材料进行复合。
常见的复合材料有碳材料、导电聚合物等。
以碳材料为例，将Co3O4粉末与碳纳米管或石墨烯等碳材料进行混合、研磨，然后进行热处理，得到Co3O4/碳复合材料。
三、Co3O4及其复合材料在超级电容器中的应用1. 超级电容器的原理和特点超级电容器是一种基于电化学双层电容和法拉第准电容的储能器件。
其特点是充放电速度快、循环寿命长、环境友好等。
在超级电容器的电极材料中，电极材料的性质对电容器性能具有决定性影响。
2. Co3O4在超级电容器中的应用Co3O4因其高比电容、良好的循环稳定性等优点，被广泛应用于超级电容器的电极材料。
其电化学性能主要通过法拉第准电容实现，即电解质离子在Co3O4表面发生快速可逆的氧化还原反应，从而实现电荷存储。
3. Co3O4复合材料在超级电容器中的应用虽然Co3O4具有较好的电化学性能，但其导电性仍有待提高。
因此，通过将Co3O4与碳材料或其他导电聚合物进行复合，可以提高其导电性和电化学性能。
例如，Co3O4/碳复合材料不仅具有Co3O4的高比电容，还具有碳材料的良好导电性和高稳定性，使得其在超级电容器中具有更好的应用前景。
超级电容器电极材料
超级电容器电极材料超级电容器是一种储能装置，它具有高能量密度、高功率密度、长循环寿命和快速充放电等优点，因此在电子产品、新能源汽车、医疗设备等领域具有广泛的应用前景。
而超级电容器的性能很大程度上取决于电极材料的选择和设计。
本文将重点介绍超级电容器电极材料的研究进展和应用前景。
目前，超级电容器的电极材料主要包括活性碳、金属氧化物和导电聚合物等。
活性碳是一种常用的电极材料，具有较高的比表面积和良好的孔隙结构，能够提供丰富的储能空间。
金属氧化物电极材料具有较高的比电容和良好的电化学稳定性，如氧化铁、氧化钼等。
而导电聚合物电极材料具有良好的导电性和柔韧性，如聚咔唑、聚吡咯等。
这些电极材料各具特点，可以根据超级电容器的具体应用需求进行选择和设计。
近年来，石墨烯作为一种新型碳基材料，受到了广泛关注。
石墨烯具有高导电性、高比表面积和优良的机械性能，被认为是一种理想的超级电容器电极材料。
研究表明，采用石墨烯作为超级电容器电极材料，可以显著提高电容器的能量密度和功率密度，同时具有良好的循环寿命和快速充放电特性。
因此，石墨烯在超级电容器领域具有巨大的应用潜力。
除了石墨烯，碳纳米管也是一种备受关注的电极材料。
碳纳米管具有优异的导电性和机械性能，能够有效提高超级电容器的电化学性能。
研究表明，将碳纳米管与其他电极材料复合使用，可以显著提高超级电容器的性能，如提高比电容、降低内阻等。
因此，碳纳米管在超级电容器电极材料中也具有重要的应用前景。
此外，金属有机骨架材料（MOFs）和碳化硅等新型材料也被广泛研究用于超级电容器电极材料。
MOFs具有高孔隙度和可调控的结构，能够提供丰富的储能空间和优异的电化学性能。
碳化硅具有优异的导电性和化学稳定性，能够有效提高超级电容器的性能。
因此，这些新型材料在超级电容器领域也具有广阔的应用前景。
总的来说，超级电容器的性能取决于电极材料的选择和设计。
目前，石墨烯、碳纳米管、MOFs和碳化硅等新型材料被广泛研究用于超级电容器电极材料，能够显著提高超级电容器的能量密度、功率密度和循环寿命，具有广阔的应用前景。
《石墨烯-导电聚合物复合材料的制备及其电化学性能的研究》
《石墨烯-导电聚合物复合材料的制备及其电化学性能的研究》石墨烯-导电聚合物复合材料的制备及其电化学性能的研究摘要：本文研究了石墨烯与导电聚合物复合材料的制备方法，并对其电化学性能进行了深入探讨。
通过合理的制备工艺，我们成功制备了具有优异导电性能和电化学稳定性的复合材料。
本文详细描述了实验过程、结果及分析，以期为相关研究提供有益的参考。
一、引言随着科技的发展，石墨烯因其独特的物理和化学性质，在材料科学领域引起了广泛的关注。
石墨烯与导电聚合物的复合材料因其在电化学储能、传感器、电磁屏蔽等领域的潜在应用价值，成为了研究的热点。
本文旨在研究石墨烯/导电聚合物复合材料的制备方法及其电化学性能。
二、实验材料与方法1. 材料准备实验所需材料包括石墨烯、导电聚合物（如聚吡咯、聚苯胺等）、溶剂（如乙醇、水等）以及其他添加剂。
2. 制备方法采用溶液混合法或原位聚合法制备石墨烯/导电聚合物复合材料。
具体步骤包括：将石墨烯与导电聚合物在溶剂中混合，并通过搅拌或超声处理使两者充分混合；然后进行聚合反应，得到复合材料。
三、电化学性能测试通过循环伏安法（CV）、恒流充放电测试、电化学阻抗谱（EIS）等方法，对制备的复合材料进行电化学性能测试。
四、结果与讨论1. 制备结果通过优化制备工艺，我们成功制备了具有良好分散性和导电性能的石墨烯/导电聚合物复合材料。
SEM和TEM结果表明，石墨烯与导电聚合物在纳米尺度上实现了良好的复合。
2. 电化学性能分析（1）循环伏安法（CV）测试：复合材料在充放电过程中表现出稳定的电化学行为，无明显极化现象。
（2）恒流充放电测试：复合材料具有较高的比电容和优异的循环稳定性。
在一定的电流密度下，其比电容随循环次数的增加而略有增加，表现出良好的充放电性能。
（3）电化学阻抗谱（EIS）分析：复合材料的内阻较小，电子传递速度快，表现出优异的电导率和良好的电荷传输能力。
通过分析不同因素（如石墨烯含量、聚合条件等）对电化学性能的影响，我们发现合理的复合比例和制备工艺是获得高性能复合材料的关键。
超级电容器用导电聚苯胺基电极材料的制备与电容性能分析
随着科学的发展，各项生产工作对储能器件工作能力的需求越来越高。
新型储能器件超级电容器在传统电容器工作优势的基础上新增了电池能量密度较高的优点。
电容器的功率更高，使用寿命更长，使用过程中的维修率更低，污染程度也更轻。
超级电容器中的双电层电容器功率高、使用寿命长，不足在于能量密度偏低。
而法拉第电容器恰好相反，内部能量密集程度显著，在工作状态下，其工作与氧化还原有关，可能会降低电容器的循环寿命。
将聚苯胺用作电容器电极的原材料，可发挥聚苯胺材料合成方便、形貌可控的优势[1]。
该文分析了超级电容器用导电聚苯胺基电极材料的制备与电容性能，有助于推动超级电容器的研究进展，并将超级电容器应用于太阳能、风能发电，助力社会经济发展。
1 超级电容器与聚苯氨电极材料概述1.1 超级电容器目前，储能装置研究领域重点关注了超级电容器的研制与发展。
与传统电容器相比，超级电容器既有相似之处，也有不同之处。
相似点：储能机理类似，充、放电过程效率较高，使用寿命较长，电容器能量密度较高。
不同点：超级电容器的功率密度显著较高，比传统电容器超出进90倍之多[2-3]。
鉴于超级电容器的上述应用优势，其在现阶段的新能源发展中成了研究的热点课题与重要发展方向，被应用于新能源发电、并网发电。
应用于新能源交通工具，可降低对石化资源的依赖性。
同时油电混合动力汽车还有助于减轻大气污染。
未来，超级电容器有望在军事领域进行拓展应用。
激光武器、潜艇、导弹及航天飞机等军事武器搭载超级电容器后，将达到更高的使用功率，提升战备军事实力。
1.2 导电聚苯胺基材料电极材料决定了超级电容器的电化学性能。
目前的电极材料应用研究领域主要在开发具有更高高比容量的新材料，目的是改善电容器的电极性能。
导电聚合物的电化学优势众多，其中较广泛的电压窗口、高导电率以及高比容量等特点最突出，并且导电聚合物的电化学活性易于控制，极大地提升了其在电容器电极材料中的应用表现。
此外，在性价比方面，导电聚合物的优势也比较明显。
Ti3C2Tx-导电聚合物复合材料的制备及其电化学性能研究
Ti3C2Tx-导电聚合物复合材料的制备及其电化学性能研究Ti3C2Tx是一种具有优异电化学性能的二维材料，近年来备受研究者关注。
为了进一步提高其电化学性能，许多研究者采用导电聚合物作为复合材料杂化剂来制备Ti3C2Tx/导电聚合物复合材料，并对其电化学性能展开详细研究。
首先，我们必须了解Ti3C2Tx的制备方法。
目前常用的制备方法包括化学气相沉积、溶液处理法和电化学剥离法。
其中，电化学剥离法是制备高质量Ti3C2Tx的最有效方法之一。
通过在水溶液中进行阳极氧化处理，可以使Ti3AlC2剥离出可堆叠的MXenes片层。
随后，对得到的MXenes片层进行加热处理，就可以得到Ti3C2Tx材料。
然后，我们需要了解导电聚合物的特性及其在复合材料中的作用。
导电聚合物是一类具有高导电性和可调控性的聚合物材料。
它们可以通过掺杂或还原来实现高导电性，并可以根据需要进行形态和结构的调控。
在Ti3C2Tx/导电聚合物复合材料中，导电聚合物起到了提高电导率、增加电极材料与电解质的接触面积以及提供良好的结构稳定性的作用。
接下来，我们将研究Ti3C2Tx/导电聚合物复合材料的电化学性能。
首先，我们需要探究复合材料的电导率。
研究表明，导电聚合物的加入可以显著提高Ti3C2Tx材料的电导率，并且随着导电聚合物含量的增加，复合材料的电导率呈现出递增的趋势。
这是因为导电聚合物的高导电性使电子能够更快地在材料中传输。
然后，我们需要研究复合材料的循环稳定性和比容量。
研究发现，导电聚合物的引入可以提高复合材料的循环稳定性，减缓其容量衰减速率。
同时，导电聚合物还可以提供一种空间网络结构，增加材料的比表面积，从而增加电极材料与电解质之间的接触面积，提高电化学活性。
最后，我们需要探究复合材料在储能器件中的应用前景。
由于Ti3C2Tx/导电聚合物复合材料具有优异的电气性能和良好的循环稳定性，它们在超级电容器、锂离子电池和储能器件等领域具有广阔的应用前景。
超级电容器电极用Ti3C2Tx_基复合材料的研究进展
第51卷2023年6月第6期第12-19页材料工程J o u r n a l o fM a t e r i a l sE n g i n e e r i n gV o l.51J u n.2023N o.6p p.12-19超级电容器电极用T i3C2T x基复合材料的研究进展R e s e a r c h p r o g r e s s o fT i3C2T x-b a s e d c o m p o s i t e sa p p l i c a t i o n i ne l e c t r o d e f o r s u p e r c a p a c i t o r s赵基钢1*,张帆1,郑俊生2,3*(1华东理工大学绿色能源化工国际联合研究中心,上海200237;2同济大学新能源汽车工程中心,上海201804;3同济大学汽车学院,上海201804)Z H A OJ i g a n g1*,Z H A N GF a n1,Z H E N GJ u n s h e n g2,3* (1I n t e r n a t i o n a l J o i n tR e s e a r c hC e n t e r f o rG r e e nE n e r g y C h e m i c a l E n g i n e e r i n g,E a s tC h i n aU n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y,S h a n g h a i200237,C h i n a;2C l e a nE n e r g y A u t o m o t i v eE n g i n e e r i n g C e n t e r,T o n g j iU n i v e r s i t y,S h a n g h a i201804,C h i n a;3C o l l e g e o fA u t o m o t i v eS t u d i e s,T o n g j iU n i v e r s i t y,S h a n g h a i201804,C h i n a)摘要:碳化钛(T i3C2T x)作为一种M X e n e材料,具有独特的结构和优良的导电性㊁稳定性以及优越的电化学性能,常被用作超级电容器电极材料㊂本文结合碳化钛(T i3C2T x)材料层状结构的特性,梳理了超级电容器电极用T i3C2T x基复合材料的研究进展,重点阐述了T i3C2T x材料的结构㊁性能㊁制备以及通过不同技术手段与多类材料复合后的电化学性能;归纳了T i3C2T x基复合材料性能提升的原因,包括增大层间距㊁提供更多活性位点㊁提高坚韧性等;最后指出T i3C2T x基复合材料的未来研究重点,如探究新的基体母相㊁丰富刻蚀方法㊁改进现有复合材料㊁探究更多更高效的复合材料等㊂关键词:M X e n e;T i3C2T x;复合材料;电极材料d o i:10.11868/j.i s s n.1001-4381.2022.000238中图分类号:O613.71文献标识码:A 文章编号:1001-4381(2023)06-0012-08A b s t r a c t:T i t a n i u mc a r b i d e(T i3C2T x)a so n eo f M X e n e m a t e r i a l s,h a su n i q u es t r u c t u r e,e x c e l l e n t c o n d u c t i v i t y,s t a b i l i t y a n ds u p e r i o re l e c t r o c h e m i c a l p r o p e r t i e s.I t i so f t e nu s e da se l e c t r o d em a t e r i a l f o r s u p e r c a p a c i t o r s.B a s e do nt h ec h a r a c t e r i s t i c so f t h el a y e r e ds t r u c t u r eo fT i3C2T x m a t e r i a l s,t h e r e s e a r c h p r o g r e s si n T i3C2T x b a s e d c o m p o s i t e m a t e r i a l s u s e d f o r s u p e r c a p a c i t o r e l e c t r o d e w a s r e v i e w e d,a n d t h e s t r u c t u r e,p r o p e r t i e s,p r e p a r a t i o n a n d e l e c t r o c h e m i c a l p e r f o r m a n c e o f T i3C2T x m a t e r i a l sc o m p o u n d e d w i t h v a r i o u s t y p e s o f m a t e r i a l s t h r o u g h d i f f e r e n tt e c h n i c a l m e a n s w e r e e m p h a t i c a l l y d e s c r i b e d.T h e r e a s o n s f o r i m p r o v i n g t h e p r o p e r t i e so fT i3C2T x m a t r i xc o m p o s i t e sw e r e s u m m a r i z e d,i n c l u d i n g i n c r e a s i n g t h el a y e rs p a c i n g,p r o v i d i n g m o r ea c t i v es i t e s,a n di m p r o v i n g t h e t o u g h n e s s.F i n a l l y,t h e f u t u r e r e s e a r c h p r i o r i t i e s o fT i3C2T x m a t r i x c o m p o s i t e sw e r e p o i n t e d o u t,s u c h a s e x p l o r i n g n e w m a t r i x p a r e n t p h a s e s,e n r i c h i n g e t c h i n g m e t h o d s,i m p r o v i n g e x i s t i n g c o m p o s i t e s,a n d e x p l o r i n g m o r e a n dm o r e e f f i c i e n t c o m p o s i t e s.K e y w o r d s:M X e n e;T i3C2T x;c o m p o s i t em a t e r i a l;e l e c t r o d em a t e r i a l随着化石能源的日渐减少及其带来的一系列环境问题,人们逐渐将重心着眼于新能源㊂然而太阳能㊁风能等新能源虽然在一定程度上可以弥补化石能源产生的问题,但也存在不可忽视的缺点,主要包括成本过大㊁稳定性低㊁利用率和技术水平有限等[1]㊂因此,用储能系统将转化而来的能源保存起来待以使用成为解Copyright©博看网. All Rights Reserved.第51卷第6期超级电容器电极用T i3C2T x基复合材料的研究进展决能源问题的关键㊂超级电容器作为一种较新储能装置,相比于传统电池和传统电容器,具有高比功率㊁充放电迅速㊁循环寿命长等优势,备受科研工作者的广泛关注㊂超级电容器主要由电解液㊁隔膜和电极构成,而电极由导电剂㊁黏结剂和电极材料构成㊂电极材料是超级电容器的核心,直接决定超级电容器的性能㊂因此,设计并制备导电性优异㊁比表面积大㊁电化学活性高的电极材料至关重要㊂二维纳米材料是指在三个维度中,其中一个维度上的尺寸限定在0.1~100n m,而另外两个维度的尺寸可以无限延伸的材料[2],该材料自发现以来便受到广泛关注㊂对二维纳米材料的研究由单原子层石墨烯的成功分离而拉开序幕[3]㊂除石墨烯外,二维纳米材料还包括过渡金属二卤族化合物㊁过渡金属碳化物/氮化物(M X e n e)㊂M X e n e作为一种新型的二维纳米材料,其化学通式为M n+1X n T x,其中n=1,2,3,M为S c,T i,Z r,V等早期过渡金属元素;X为碳或/和氮元素;T x表示合成过程中出现在其表面的官能团,例如 O H, F或 O等[4]㊂目前合成的M X e n e材料有T i3C2T x,M o2C T x,T i4N3T x等,其中对T i3C2T x材料的研究最多[5-7]㊂T i3C2T x材料具有丰富的物理性能(如电子㊁磁性㊁热学㊁力学性能等)和独特的层状结构㊁高电导率㊁高比表面积㊁优异的亲水性[8-11]以及比碳材料更高的体积比电容,使其应用于超级电容器电极材料中表现出巨大潜力㊂但T i3C2T x材料也易出现团聚或堆叠现象,导致电化学性能降低㊂因此,将T i3C2T x材料与聚合物㊁金属氧化物等材料复合不但可以有效解决这一问题,而且可以很大程度地提高复合前各单一材料的性能,从而拓宽超级电容器电极材料的选择范围㊂本文将从T i3C2T x的结构㊁性能㊁制备方法及其复合材料应用于超级电容器电极材料的研究进展进行总结,并指出了该材料的未来发展方向㊂1T i3C2T x材料的结构与性能1.1结构M X e n e材料的母相为MA X相㊂MA X母相是P63/m m c对称的层状六边形,M层几乎是封闭的,X 原子构成八面体,M n+1X n层与A原子层交错排列,也可以理解为,MA X相结构是M层中的元素(早期过渡金属碳化物/氮化物)与A元素粘在一起构成二维层状结构[7,12](A代表化学元素周期表中第Ⅲ或第Ⅳ主族的元素,包括A l,G a,P b等)㊂MA X与石墨烯等其他二维纳米材料不同,石墨烯等其他二维纳米材料是由层间较弱的范德华力将结构固定在一起,较易分离;而MA X相层间存在较强的化学键,使得无法通过简单的机械手段让其分离㊂巧妙的是,可以利用M A 键比M X键较弱这一特点,通过化学方法在保证不破坏M X键的情况下选择性地刻蚀掉A层,从而获得二维M X e n e材料[13-14]㊂合成的M X e n e材料表面会有官能团的存在,即M X e n e通式中的T x,影响材料的性能发挥㊂表面官能团的种类和数量取决于材料的制备方法,例如,用H F处理MA X母相后,T x为 F, O H, O;经L I F/ H C l处理后为 F, C l, O H, O㊂对于单纯的T i3C2材料,每一个单分子层都是由T i(1) C T i (2) C T i(1)五元层堆叠而成(图1(a)[15]左)㊂对于T x为 F, O H官能团的T i3C2T x材料,有三种构型,第一种是官能团位于三个相邻C原子之间的空位点上方或直接指向T i3C2层两侧的T i(2)原子(图1 (b),(e)[15]);第二种是官能团位于T i3C2层两C原子的最顶端(图1(c),(f)[15]);第三种可以看作是第一种和第二种的结合(图1(d),(g)[15])㊂图1 T i3C2单分子层及氟化和羟基化结构的几何模型[15](a)无表面官能团的T i3C2单分子层侧视图(左)和计算的自旋密度分布(中);(b)~(g)T i3C2F2或T i3C2(O H)2不同构型时的侧视图;(h),(i)前两种T i3C2F2构型的俯视图F i g.1G e o m e t r i cm o d e l o fT i3C2m o n o l a y e r a n d f l u o r i n a t e da n dh y d r o x y l a t e d s t r u c t u r e[15](a)n o s u r f a c e f u n c t i o n a l g r o u p s o fT i3C2m o n o l a y e r e l e v a t i o n(l e f t)a n d c a l c u l a t i o no f t h e s p i nd e n s i t y d i s t r i b u t i o n(m i d d l e);(b)-(g)T i3C2F2 o rT i3C2(O H)2d i f f e r e n t c o n f i g u r a t i o n s o f e l e v a t i o n;(h),(i)t o p v i e wo f t h e f i r s t t w oT i3C2F2c o n f i g u r a t i o n s由上述可知,T i3C2T x材料的母相为T i3A l C2,层间距较小㊂经过刻蚀后的T i3C2T x材料相当于将T i3 A l C2相的层状结构打开,使其层间距增大,不仅增加31Copyright©博看网. All Rights Reserved.材料工程2023年6月了材料的比表面积,还提供了更开放的层空间[12],使其他离子或物质可以对其进行插层,从而制备T i3C2T x基复合材料㊂1.2性能1.2.1稳定性晶格能是指破坏1m o l晶体,使它变成完全分离的气态自由离子所需要消耗的能量,所以晶格能是判断晶体稳定性的重要参数,晶格能越大,表明晶体越稳定㊂S h e i n等[16]利用第一性原理能带结构计算表明T i n+1C n T x可以稳定存在,并且n值越大,稳定性越强㊂相比于同类型的T i2C T x和T i n+1N n T x(即二维过渡金属氮化物)MX e n e材料,T i3C2T x材料的稳定性更胜一筹㊂无独有偶,B a r s o u m团队也证明过渡金属碳化物类M X e n e比过渡金属氮化物类M X e n e的稳定性更强[5]㊂此外,在200k V电子束照射下,T i3C2T x纳米片层比石墨烯更为稳定,更耐受电子辐照[14]㊂1.2.2电子性质T i3C2T x的母相T i3A l C2中,A l元素与T i和C元素之间通过金属键连接,在制备T i3C2T x过程中,A l 元素被刻蚀掉使金属键断裂,导致电子重排,这时T i3 A l C2材料中的原子全部以共价键的形式被禁锢在层内,层与层之间相对独立,只存在较弱的范德华力,所以电子仅仅是在层内运动,而不会跑到层外,这不仅影响了电子迁移速率,还进一步影响T i3C2T x的电子特性㊂第一性原理计算表明T i3C2的近费米能态密度是其母相的2.5~4.5倍[16],这是由于被破坏的T i A l 键中的T i1的3d态转变为T i1 T i1金属键态,从而使T i3C2表现出金属特性㊂由于制备方法的限制,目前并不能制备出纯净的二维过渡金属碳化物,所制备的M X e n e多带有表面官能团,T i3C2也不例外㊂当T i3C2T x通式中的T x指 O H时,T i3C2T x材料具有优异的导电性;当T x指 F或 O时,T i3C2T x材料具有半导体特性[14]㊂此外,T i3C2T x材料的电导率还可以通过降低晶体缺陷得到显著增加,可达6000~ 8000S/c m,远高于石墨烯材料[17]㊂1.2.3电化学特性在电化学充放电过程中,T i3C2T x的电容行为受到电解液的显著影响㊂在中性以及碱性电解液中, T i3C2T x的C V曲线形状接近于矩形,表现出典型的双电层电容行为;在酸性电解液中,其C V曲线表明其既有双电层电容行为,又有赝电容行为㊂由于赝电容的贡献,T i3C2T x材料在酸性电解液下的比电容值明显高于中性和碱性电解液中的电容值㊂此外, T i3C2T x材料的体积比电容较高,例如,自组装少层T i3C2T x独立薄膜电极在2m V/s扫描速率下,其体积比电容可达442F/c m3,远高于多数碳材料[18]㊂1.2.4其他特性T i3C2T x材料的层状结构增大了材料的比表面积,同时也使活性位点增多;由于T i3C2T x材料的表面官能团呈现负电性,致使N a+,K+,N H4+等阳离子或有机溶剂的水解阳离子插入层内部后使层间距增大,从而有利于进一步的片层剥离和比表面积的增大;由于T i3C2T x材料表面存在 O H,很容易通过氢键与水分子连接,使T i3C2T x材料表现出优异的亲水性和电解液访问性㊂2T i3C2T x材料的制备2.1含氟刻蚀2011年,N a g u i b等用H F作为腐蚀剂,可除去T i3A l C2材料中的A l层,同时被 F, O H等官能团所取代㊂T i3A l C2在被H F腐蚀的过程中,会发生以下反应:T i3A l C2+3H F=A l F3+32H2+T i3C2(1)T i3C2+2H2O=T i3C2(O H)2+H2(2)T i3C2+2H F=T i3C2F2+H2(3)当反应(1)发生时,A l原子从层间被腐蚀掉,T i3 A l C2材料因此失去金属键,从而导致层间可以相互剥离,呈现出类似手风琴的层状结构(图2[12])㊂具体实验步骤如下:向一定量T i3A l C2粉末中逐滴加入一定浓度的H F溶液后在室温下搅拌24h,用蒸馏水和无水乙醇对其进行超声离心洗涤直至上清液的p H值在4~6之间,最后取沉淀物置于烘箱中真空干燥得到剥离后的T i3C2T x样品㊂图2 T i3C2T x样品的S E M图[12]F i g.2S E Mi m a g e o f t h eT i3C2T x s a m p l e[12]有研究表明,H F浓度㊁腐蚀时间与温度可以直接影响合成的T i3C2T x材料的形貌㊂A l h a b e b等[19]对不同浓度的H F溶液进行了研究,发现5%(质量分41Copyright©博看网. All Rights Reserved.第51卷 第6期超级电容器电极用T i 3C 2T x 基复合材料的研究进展数,下同)的H F 就可以刻蚀掉A l 原子,H F 浓度越小,所需的刻蚀时间越长㊂然而,经过对不同浓度H F 溶液所刻蚀的T i 3C 2T x 样品的S E M 图分析可得:H F 溶液的浓度越高,样品剥离越完全㊁层间距越大,需要说明的是,层间距越大越有利于其他原子或物质的插层,从而越有利于发挥其层状结构的优势㊂马亚楠等[20]探究了刻蚀时间与刻蚀温度对T i 3C 2T x 材料的影响,结果表明,40%H F 溶液在低温下刻蚀60h 后,其层状结构仍未完全打开,若继续延长刻蚀时间到80h ,会发生副反应生成其他物质;而使用50%H F 在50ħ下刻蚀24h 后,T i 3C 2T x 样品出现了明显的层状结构,且层与层之间基本分开㊂可见,提高刻蚀温度,有利于T i 3C 2T x 材料层状结构的剥离㊂除了采用氢氟酸刻蚀外,还可采用氟化锂和盐酸刻蚀;利用氟化氢铵溶液也可制备出T i 3C 2T x 材料㊂但无论采用何种含氟溶液刻蚀,其本质上都是先合成或电离出氢氟酸,最终发挥作用的仍然是氢氟酸㊂2.2 无氟刻蚀在利用氢氟酸制备T i 3C 2T x 材料的工艺中,会给环境带来一定的不利影响,并且会在末端引入 F 官能团,从而降低T i 3C 2T x 材料的电容性能㊂且H F 属于强酸,操作过程存在较大风险㊂鉴于此,2018年,L i等[21]受拜耳法精炼铝土矿工艺的启发,在氩气气氛中,利用氢氧化钠碱溶液辅助水热法(270ħ)成功制备出无氟T i 3C 2T x 材料,产率高达92%㊂实验结果表明,温度是生成T i 3C 2T x 材料的主导因素(反应温度降至100~220ħ时,均无T i 3C 2T x 材料生成),氢氧化钠的浓度影响T i 3C 2T x 材料的产率㊂Xi e 等[22]先用氢氧化钠溶液处理T i 3A l C 2材料,后将其放入硫酸溶液中进行水热处理,同样在块状T i 3A l C 2材料表面生成了无 F 官能团的T i 3C 2T x 材料㊂Y a n g 等[23]在碱性溶液中采用电化学刻蚀掉A l 原子,制备出仅含有 O H 和 O 官能团的T i 3C 2T x 材料,为制备无氟T i 3C 2T x 提供了新思路㊂目前,对于无 F 官能团T i 3C 2T x 材料制备的研究报道较少,因此设计开发新型制备方法也成为T i 3C 2T x 材料的研究热点㊂3 超级电容器电极用T i 3C 2T x 基复合材料的研究进展电极材料是超级电容器的核心,直接决定超级电容器的性能㊂T i 3C 2T x 材料本身可以作为电极材料,但是T i 3C 2T x 材料的层状结构在带来众多优势的同时,也会产生其他负面影响,例如:片层之间存在的范德华力导致材料内部结构出现再堆叠现象,当用作电极材料时会抑制电解液离子的传输,从而影响材料性能的发挥㊂复合材料是人们采用一定的技术手段将具有不同性质的材料优化组合而成的一种新材料,其中,复合材料不仅能保持各组分材料性能的优点,而且还可以将各组分性能互补和关联,从而使新材料具备更优异的性能[20]㊂将T i 3C 2T x 材料与具有其他优异性质的材料合成复合材料,可以达到优势互补的目的,从而提高材料的整体性能㊂当将其用于超级电容器电极材料时,可以使超级电容器的优势得到更大程度的发挥,从而有效提高超级电容器的性能㊂3.1 T i 3C 2T x/聚合物复合材料聚苯胺和聚吡咯都为典型的导电聚合物,它们的理论比电容值较高,但在充放电过程中会发生膨胀或收缩等体积变化,从而影响聚合物材料电化学性能方面的发挥㊂将T i 3C 2T x 和聚合物合成复合材料,一方面聚合物插到T i 3C 2T x 材料片层中,有效缓解了T i 3C 2材料片层间的堆叠现象,使T i 3C 2T x 材料充分发挥其比表面积大的优势;另一方面,T i 3C 2T x 材料缓解了聚合物材料在充放电过程中的体积变化,两者实现了优势互补㊂聚合物可以自行插到T i 3C 2T x 片层中,因此通常采用原位聚合法制备T i 3C 2T x/聚合物复合材料㊂任莹莹[24]采用原位聚合法制备T i 3C 2T x/聚苯胺复合材料(图3),通过循环伏安法和恒电流充放电法等电化学测试表明:T i 3C 2T x /聚苯胺复合材料的比电容值达到164F /g,高于两种纯物质,表明复合材料的电化图3 T i 3C 2T x/聚苯胺复合材料合成示意图F i g .3 S c h e m a t i c d i a g r a mo fT i 3C 2T x/p o l y a n i l i n e c o m p o s i t em a t e r i a l s 51Copyright ©博看网. All Rights Reserved.材料工程2023年6月学性能优异;官仕齐[25]在原位聚合之前,先用十六烷基三甲基溴化铵(C T A B)和二甲亚砜(D M S O)处理T i3C2T x样品,增大该样品的层间距,使聚苯胺更容易插层㊂结果表明,在0.5A/g的电流密度下,复合材料与纯T i3C2T x材料的比电容值分别为336.4F/g和75F/g,提高了大约4.5倍,在该领域已属于较高水平;王天琪[26]在合成过程中引入有机酸 酒石酸,任莹莹[24]引入草酸,这都有效提高了该复合材料的电化学性能㊂卫丹[27]采用原位聚合法制备T i3C2T x/聚吡咯复合材料并在较低温度中制备了异质结构超薄T i3C2纳米片/聚吡咯球纳米复合材料,测试表明,后者的性能远高于前者,说明后者更好地利用了两物质的协同效应;B o o t a等[28]在T i3C2T x片层间隙形成聚吡咯链,整齐的聚吡咯链状结构具有开放的网络通道,从而促使电荷得以快速传递,贡献出较大的赝电容;陈露等[29]提出将聚吡咯纳米线负载在T i3C2T x表面合成T i3C2T x/聚吡咯纳米线复合材料的新思路,创新点是在T i3C2T x材料表面引入新物质,而不是像以往一样在层间插入新物质㊂综上所述,制备T i3C2T x与聚苯胺或聚吡咯的复合材料均可以使电化学性能得以提高,而设法增大T i3C2T x材料层间距㊁引入有机酸㊁探索新的合成方法可以使复合材料的性能更加优异㊂3.2T i3C2T x/碳材料复合材料碳材料具有比表面积大㊁成本低㊁导电性优异等优点,与T i3C2T x材料复合后可以阻止片层之间的堆叠并提高材料的导电性,从而提升材料的整体性能㊂常见的碳材料有碳纳米管(C N T s)㊁石墨烯(G O)等[30]㊂Y a n等[31]研究了d-T i3C2/C N T s复合材料的电化学性能,在5m V/s的扫描速率下,体积比电容高达393F/c m3,当扫描速率增加到100m V/s时,复合材料的电容保留率约比纯d-T i3C2材料高30%,循环10000周次后,电容量几乎没有衰减,呈现出远高于金属氧化物的循环稳定性;Z h a o等[32]采用更加简单高效的交替过滤方法制备了三明治状的T i3C2T x/C N T s 复合材料,获得的结果同样优异㊂另外,利用同样的方法制备了T i3C2T x/洋葱状碳(O L C,0D),T i3C2T x/氧化石墨烯(r G O,2D)复合材料,后者的电化学性能比前者更加优异,其原因可能是同样作为二维层状材料的r G O与T i3C2T x复合后,使复合材料的有效比表面积和电导率显著提高,增强了材料的坚韧性,降低了内阻,增大了层间距并附带了大量的活性位点,从而促进电解液离子的高效传递;Y a n等[33]用带正电的物质修饰r G O后与带负电的T i3C2T x材料静电自组装制备柔性薄膜,结果表现出超高的电容量,例如,在2m V/s 的扫描速率下,T i3C2T x/r G O-5%复合材料的体积比电容为1040F/c m3,此外,还具有良好的循环稳定性㊂将其应用于无黏结对称型超级电容器中表现出超高的体积能量密度,此成果已成为该类复合材料在水电解质中的最高值之一;Y a n g团队[34]通过湿纺装备方法,利用r G O和M X e n e片之间的协同效应,合成T i3C2T x/r G O复合材料,实现M X e n e基纤维连续生长,当M X e n e含量为90%时,混合纤维内部结构排列良好,组装成柔性超级电容器时,体积电容远高于排列整齐的r G O纤维㊂综上可知,在与碳材料复合的过程中,复合材料呈现出的电化学性能较为理想,性能提高的主要原因是碳材料的插入使T i3C2T x材料的层间距增大㊁电导率提高等㊂如今随着科技的发展和人们对能源的需求,便携式可穿戴设备将迎来广阔的发展前景,柔性超级电容器作为可穿戴设备的储能器件表现出快速充放电㊁高功率密度㊁长循环寿命等优异性能,将T i3C2T x 材料与碳材料的复合材料作为柔性电极可谓是一个优质选择,完善对该复合材料的研究有望加快可穿戴设备的发展㊂3.3T i3C2T x/金属氧化物复合材料金属氧化物因具有比碳材料更高的能量密度,比导电聚合物更优异的化学稳定性,从而被广泛应用于电化学电容器领域㊂与T i3C2T x材料复合的金属氧化物主要有M n O2,T i O2等[35]㊂金属氧化物具有制备过程简单㊁对环境友好㊁电容性能优异等特点,但是它们存在导电性差㊁循环稳定性不佳等不足㊂将金属氧化物插到T i3C2T x材料片层中,不仅可以对后者起到支撑作用㊁提高比电容,还避免了片层结构的堆垛和塌陷等问题,同时也提高了前者的导电性,从而赋予复合材料优异的电化学性能㊂汤祎[36]利用简单的液相沉淀法和热处理法得到T i3C2T x/M n O2复合材料,经测试表明,复合材料的电化学性能相比于纯T i3C2T x材料有显著提高,并且表现出优良的充放电稳定性及长效循环性;张钊[37]在制备T i3C2T x/M n O2复合材料的过程中,先用二甲基亚砜(D M S O)处理T i3C2T x材料来增大层间距和比表面积,结果显示复合材料的比电容值提高了184%;易可心[38]探究了不同M n O2质量负载时的T i3C2T x/M n O2复合材料电化学性能,研究发现:M n O2的最佳负载量为1.76m g/c m2;M n O2的负载量上升至10.04m g/ c m2时电极仍能保持较高的质量比电容和面积比电容;即使是高质量负载,复合材料的性能仍能保持优异㊂对于T i3C2T x/T i O2复合材料中的T i O2大都通过61Copyright©博看网. All Rights Reserved.第51卷第6期超级电容器电极用T i3C2T x基复合材料的研究进展外加T i源或自氧化M X e n e两种方式获得㊂汤祎[36]以T i(S O4)2为T i源合成T i3C2T x/T i O2复合材料,发现T i O2均匀分布在T i3C2T x上,这有利于电解液离子的扩散,且经过10000次恒电流充放电后,电容量保持率高达94.8%,具有良好的循环稳定性㊂华中科技大学朱建锋团队[39]使用钛酸丁酯(T B O T)作为T i源通过简单搅拌烧结的方法合成T i3C2T x/T i O2复合材料,表现出良好的倍率性能和循环稳定性㊂赵倩楠[40]采用自氧化M X e n e制备T i3C2T x/T i O2复合材料,发现和外加T i源相比,原位生成的T i O2与T i3C2T x的结合更紧密,更有助于电化学性能的提高㊂刘宇等[41]探究出原位自氧化获得T i源从而合成T i3C2T x/T i O2复合材料的最佳反应温度为130ħ㊂表1为T i3C2T x/M n O2复合材料和T i3C2T x/T i O2复合材料与纯T i3C2T x材料电容值的对比提升[36,38-39]㊂表1T i3C2T x基复合材料与纯T i3C2T x材料比电容值对比[36,38-39]T a b l e1 C o m p a r i s o no f s p e c i f i c c a p a c i t a n c eb e t w e e nT i3C2T x c o m p o s i t e s a n d p u r eT i3C2T x[36,38-39]O b j e c t E l e c t r o l y t e S c a n r a t e/(m V㊃s-1)S p e c i f i c c a p a c i t a n c e/(F㊃g-1)T i3C2T x T i3C2T x/M n O2(T i O2)M n O23m o l/LK O H5951301m o l/LN a2S O4278448T i O26m o l/LK O H5931431m o l/LK O H595127由上述可知,T i3C2T x/金属氧化物复合材料可以有效解决T i3C2T x材料比电容值低的问题,无论是T i3C2T x/M n O2复合材料还是T i3C2T x/T i O2复合材料,制备方法都较为简单,并且循环性能良好,且对环境友好,有望发展为工业化超级电容器电极材料㊂4结束语T i3C2T x材料呈现层状结构,具有稳定性,再结合其电子性质和电化学特性等性能,被广泛用于超级电容器电极材料㊂T i3C2T x材料的层状结构可以增大比表面积并提供更多的活性位点,但是也带来了一些负面影响,例如:片层间易出现堆叠现象,这一方面影响电解液离子的传输,另一方面限制了层状结构优势的发挥㊂未来若要提高T i3C2T x材料的电化学性能,应向抑制层状结构带来的不利影响方向进一步发展㊂研究发现,若将T i3C2T x材料与聚合物㊁碳材料或金属氧化物等材料复合,可以有效解决T i3C2T x材料片层间的堆叠现象㊂因此,本文以T i3C2T x材料具有层状结构特性为出发点,梳理了T i3C2T x基复合材料用于超级电容器电极材料的研究进展;重点阐述了T i3C2T x材料的结构㊁性能㊁制备以及通过不同技术手段与多类材料复合后的电化学性能;通过总结T i3C2T x基复合材料的具体内容,归纳出复合材料性能得以提升的原因,可以概括为:(1)第二种物质的插入增大了层间距,使有效比表面积增大,同时活性位点增多并抑制了层间堆叠现象的发生;(2)提高了基体材料T i3C2T x的坚韧性;(3)提高了材料的导电性,同时降低了内阻,更有利于电解液离子的高效传输㊂同时,为T i3C2T x基复合材料的未来发展提供可以借鉴的发展方向及思路;最后指出为了拓展T i3C2T x基复合材料的应用,未来仍需深入系统地研究以下方面:(1)探究新的T i3C2T x母相,在含氟刻蚀和无氟刻蚀制备T i3C2T x材料的基础上,丰富T i3C2T x的刻蚀方法,降低工艺难度;(2)探究T i3C2T x材料表面官能团的精确排列方式,从而完善表面官能团对T i3C2T x材料性能影响的相关理论;(3)探究制备方法简单并且制备成本较低的T i3C2材料,丰富对不含 T x的T i3C2材料的研究;(4)在现有T i3C2T x基复合材料的基础上进一步改进,如在片层间引入新物质或探究复合材料的反应机理㊁性能突破点㊁最佳反应条件,从而达到提升复合材料性能和超级电容器性能的目的;(5)探究更多更高效的T i3C2T x 基复合材料,丰富超级电容器电极材料的选择,尽早实现工业化生产,并加快在柔性可穿戴超级电容器上的应用㊂参考文献[1]孟思辰,孙昕.浅析新能源的现状及发展趋势[J].数码世界,2018(5):513.M E N GSC,S U N X.A n a l y s i so n t h e c u r r e n t s i t u a t i o na n dd e v e-l o p m e n t t r e n do f n e we n e r g y[J].D i g i t a lW o r l d,2018(5):513.[2]高利芳,宋忠乾,孙中辉,等.新型二维纳米材料在电化学领域的应用与发展[J].应用化学,2018,35(3):247-258.G A OLF,S O N GZQ,S U NZ H,e t a l.A p p l i c a t i o na n dd e v e l o p-m e n t o fn o v e l t w o-d i m e n s i o n a ln a n o m a t e r i a l s i ne l e c t r o c h e m i s t r y [J].A p p l i e dC h e m i s t r y,2018,35(3):247-258.[3] N O V O S E L O V KS,G E I M A K,M O R O Z O VSV,e t a l.T w o-d i-m e n s i o n a l g a s o fm a s s l e s sD i r a c f e r m i o n s i n g r a p h e n e[J].N a t u r e, 2005,438(7065):197-200.[4] C H O ID,B L OMG R E N G E,K UMT A P N.F a s ta n dr e v e r s i b l es u r f a c er e d o xr e a c t i o n i nn a n o c r y s t a l l i n ev a n a d i u m n i t r i d es u p e r-c a p a c i t o r s[J].Ad v a n ce d M a t e r i a l s,2006,18(9):1178-1182.[5] N A G U I B M,MA S H T A L I RO,C A R L EJ,e t a l.T w o-d i m e n s i o n a lt r a n s i t i o nm e t a l c a r b i d e s[J].A C SN a n o,2012,6(2):1322-1331.[6] A N A S O R IB,N A G U I B M,G O G O T S IY,e ta l.L o o ka g a i n[J].71Copyright©博看网. 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复合材料在超级电容器电极材料中的应用
Xu Bo1, Jin Linghua2
（1.Zhuzhou Times New Material Co., Ltd., Zhuzhou 412007; 2.School of Chemistry and Chemical Engineering, University of South China, Hengyang 421001）
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Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｙｂｒｉｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒｓ （ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒｓ／ｃａｒｂｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ
ｐｏｌｙｍｅｒｓ／ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒｓ／ｃａｒｂｏｎ ｍａｔｅｒ ｉａｌｓ／ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ）ａｓ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｍａｔｅｒｉ－ ａｌｓ ｆｏｒ ｓｕｐｅｒｅａｐａｃｉｔｏｒｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｉｔ ｉｓ ｂｅｌｉｅｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｈｙｂｒ ｉｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｏｆ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒ ｓ ａｎｄ
若 既想 利 用导 电聚合 物 的独 有 优点 ，同 时又 要 克服其存在的缺点 ，可以将导电聚合物与其 它电极 材 料进 行 复合 ，将 双 电层 电容 与法 拉第 电容 结合 ， 将有 机 材料 与 无机 材 料结 合 ，利 用各 组 分 间 的协 同 效应 来提 高整 体综 合性 能 。
料 研 究 的重 要 发 展 方 向 。
关键词 ：超级 电容器 ；导电聚合物 ；金属 氧化物 ；碳材料
中图分类号 ：ＴＭ９１ １
文献标识码 ：Ａ
Ｈｙｂｒｉｄ ｍ ａｔｅｒｉａｌｓ ｏｆ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍ ｅｒｓ ａｓ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ
１ 导 电聚 合 物／碳 材 料 二 元 复 合 材 料
１．１ 导 电聚合物／活性炭 活性炭是最常见且价格低廉 的碳材料 ，其具有
很高 的比表 面积 ，电化学稳定性好 ，但含有大量的 微 孔 表 面 ，离 子 迁 移 阻力 大 ，导 电聚 合 物 与 活 性 炭 复合可 以改善其性能 ，常用的复合方法主要有原位 化 学聚合 和 电化学 聚 合 。如毛 定文 等 …以过 硫 酸铵
摘 要 ：本文综述 了基于导 电聚合物 的复合材料 （导电聚合物 ／碳 材料 、导 电聚合物 ／金属氧化物材料 、
导 电聚合物 ／碳 材料 ，金属氧化物材料 ）作 为电极材料在超级 电容器 中的应用进展 ，指 出将导 电聚合物 与碳
材料 或金 属氧化物复合 ，双 电层 电容 与法拉第准 电容结合 ，有机材料 与无机 材料结合 ，是超级 电容器 电极 材
ｃａｒｂｏｎ ｍ ａｔｅｒｉａｌｓ ｏｒ ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｍ ａｔｅｒｉａｌｓ，ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｏｕｂｌｅ ｌａｙｅｒ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ ａｎｄ ｒｅｄｏｘ ｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ，ｏｒｇｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｒｅ ｔｈｅ ｉｍ ｐｏｒｔａｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｍ ａｔｅｒ ｉａｌｓ ｆｏｒ ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ．
ＹＩＮ Ｊｉｎ—ｌｉｎｇ ．ＬＩ Ｙｉ—ｄｏｎｇ
（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａ￣ ｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５０００１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｈａｒｂｉｎ １５００８０，Ｃｈｉｎａ）
收稿 日期 ：２０１１－０４—１４ 基金项 目：哈尔滨工程大学基础研究基金资助项 目（ＨＥＵＦＴ０８００８） 作者简介 ：殷金 玲（１９７９一），女 ，辽 宁大 连人 ，讲师 ，博 士 ，主要从事化
学 电源及 电极材料 的研究 。
原理也是产生准法拉第 电容 ，此电化学反应不仅仅 发 生在 材料 的表 面 ，主要 发生 在 材料 的三维 立 体 结 构中 ，从而使导电聚合物 电极能够存储高密度 的电 荷 ，产生大的准法拉第 电容。但是该类材料机械性 能 不佳 ，长 期 循 环稳 定 性 能 较 差 ，且 工 作 电 压 和储 能密 度有 待提 高 。
化 学 工 程 师 Ｃｈｅｍｉｃａ ｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ
２０１１年第 ７期
文章 编号： ｏｏ。 ４‘ ’０７－００４ －０４
导 电聚合物复合材料作 为超级 电容 器 电极材料
殷金 玲 ，李一 栋
（１．哈尔滨工程大学 材料科学与化学工程学院，黑龙江 哈尔滨 １５０００１：
２．黑龙江工商职业技术学院 机械工程系，黑龙江 哈尔滨 １５００８０）
Ｋ ｅｙ ｗ ｏｒｄｓ：ｓｕｐｅｒｅａｐａｃｉｔｏｒｓ；ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒｓ；ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅｓ；ｃａｒｂｏｎ ｍ ａｔｅｒ ｉａｌｓ
超 级 电 容 器 是 一 种 性 能 介 于二 次 电 池 与传 统 电 容 器 之 间 的新 型 储 能 装 置 ，因其 具 有 功 率 密 度 高、充放电速度快 、循环寿命长等优点 ，而广泛应用 于 电动汽 车 、通 讯 、数 码产 品等 领域 。应 用 于超级 电 容器 的 电极 材 料 主 要包 括 ：碳 材 料 、金 属 氧 化 物 和 导 电聚合 物 。对 于采 用碳 材料 的超 级 电容器 的工 作 原 理 是 通 过 由离 子 和 电子 在 电解 液 和 电极 表 面 分 离 形成 双 电层来 完 成能量 的存 储 。采 用金属 氧化 物 的超级 电容 器 的工 作原 理是 通 过在 电极 ／溶 液界 面 发 生 快 速 的氧 化 还 原 反 应 产 生 的法 拉 第 准 电容 来 存储能量 。电极面积相同时，准法拉第 电容通常是 双 电层 电容 的 １０～１００倍 ，但 由于 该类 材料 的结 构 不 利 于 电解 质 的 渗 透 ，因而 导 电性 差 ，材 料 的利 用 率不高 ，且其瞬间大电流充放 电的功率特性不及双 电层 电容器 。采 用 导 电聚合 物 的超 级 电容器 的工作