聚苯胺/聚砜复合材料的制备及其超级电容性能

通过化学聚合法,制备出盐酸掺杂聚苯胺（PANI）,将其与聚砜（PSF）溶液混合,定量滴加到玻碳电极上制得PANI/PSF复合膜电极。 采用扫描电子显微镜、红外光谱以及X射线衍射对其结构和形貌进行表征。 根据循环伏安曲线、恒电流充放电曲线和电化学阻抗,研究了其作为电极的超级电容性能。 结果表明,多孔结构的PANI/PSF复合材料具有良好的电容性能,其比电容可达到497 F/g,并且该超级电容器具有较小的内阻和较好的循环稳定性。     

碳纳米管/聚苯胺/石墨烯复合纳米碳纸及其电化学电容行为

通过真空抽滤的方法制备碳纳米管纸,并对其进行循环伏安电化学氧化处理.以该电化学氧化处理的碳纳米管(CV-CNT)纸为基体,采用电化学聚合沉积聚苯胺(PANI),随后吸附石墨烯(GR),制备具有三明治夹心结构的碳纳米管/聚苯胺/石墨烯(CV-CNT/PANI/GR)复合纳米碳纸.该结构外层为GR,内层由PANI包裹的CNT形成网络骨架,充分发挥三者各自优势构建柔性电极材料.用场发射扫描电镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱对其形貌与结构进行表征,并测试其电化学性能.研究发现:PANI呈纳米晶须状,并均匀包裹在CV-CNT表面;该复合碳纸具有良好的电容特性、大电流充放电特性以及良好的循环稳定性能.电流密度为0.5A·g-1时,比电容可达415F·g-1;20A·g-1时仍能保持106F·g-1的比电容.由于GR的保护作用,1000次循环之后较CV-CNT/PANI保持更高的有效比电容.该CV-CNT/PANI/GR复合碳纸展现出在高性能超级电容器柔性电极材料的潜在应用价值.     

对甲苯磺酸掺杂聚(苯胺/中性红)复合物的乳液聚合法制备及电化学电容行为

以对甲基苯磺酸(TSA)为掺杂剂和乳化剂, 过硫酸铵(APS)为引发剂, 采用现场乳液聚合方法合成了对甲基苯磺酸掺杂聚(苯胺/中性红)复合材料(TSA-PANI/PNR). 利用X射线衍射(XRD)和电子扫描显微镜(SEM)对共聚物复合材料的结构和形貌进行了分析和表征. 以此复合材料为活性物质制备电极, 以l mol/L H₂SO₄水溶液为电解液组装超级电容器, 通过恒电流充放电、循环伏安和交流阻抗等技术研究了其电化学性能. 研究结果表明, TSA-PANI/PNR电极具有比TSA/PANI更优良的电化学性能. 扫描速度为1 mV/s的循环伏安曲线计算结果表明, 其单电极比电容可达到1350 F/g, 而TSA/PANI在相同的扫速下其单电极比电容仅为1038 F/g; 在5 mA放电电流下, TSA-PANI/PNR组装的电容器首次充放电比电容可达到348 F/g, 1000次循环后容量保持87%.     

PANI/MWCNT电极在硫酸锂溶液中电容性能

化学氧化法制备聚苯胺/多壁碳纳米管复合材料(PANI/MWCNT),扫描电镜(SEM)、XRD及IR表征样品结构及形貌,电化学方法测定复合电极循环伏安曲线、恒流充放电曲线及电极交流阻抗.结果表明,PANI/MWCNT电极在1mol/L的Li2SO4溶液中具有较好电容性能,在电流密度为5mA/cm2时,比电容为412F/g.PANI/MWCNT电极较PANI电极有更好的大电流放电能力,50mA/cm2下复合电极的比电容仍达318F/g,为5mA/cm2时该电极比电容的77.2%,而PANI电极的比电容仅为其5mA/cm2时的56.2%.交流阻抗证明碳纳米管降低复合电极的电阻,显著提高大电流放电能力.     

碳纳米管/聚苯胺/铁氰化镍复合膜的电化学共聚制备与电容性能

采用循环伏安一步共聚法在碳纳米管修饰的铂基体上制备了电活性碳纳米管/聚苯胺/铁氰化镍(CNTs/PANI/NiHCF)复合膜.用傅立叶变换红外(FT-IR)光谱、X射线能谱仪(EDS)和扫描电镜(SEM)研究了复合膜组成及其表面形貌,并用循环伏安(CV)、恒电流充放电和电化学阻抗(EIS)等测试了复合膜的循环稳定性与电化学容量性能.研究表明:CNTs/PANI/NiHCF复合膜为三维多孔有序的网络状结构,PANI和NiHCF以纳米颗粒形式存在并沿CNTs均匀分布;在电流密度为2mA.cm-2时,CNTs/PANI/NiHCF复合膜的比容量高达262.28F.g-1,比能量为29.51Wh.kg-1,电流密度为10mA.cm-2时比功率可达10228.61W.kg-1;在2000次循环充放电过程中,复合膜的电容量仅衰减19.92%,电荷充放电效率一直保持在99%以上.CNTs/PANI/NiHCF有机-无机杂化膜具有良好的功率特性和快速充放电能力,是一种优异的超级电容器材料.     

混合盐活化胖大海基多孔炭的制备及超级电容器电极材料性能

利用浸泡后的胖大海为碳源, 氯化锌和氯化锂混合盐作为活化剂, 采用炭化胖大海(PC-1)、添加氯化锌(PC-2)或添加氯化锌/氯化锂(PC-3)的胖大海的方法制备了3种多孔碳材料, 并通过三电极体系测试电极材料的电化学性能。结果表明, 3种碳材料在电流密度为0.5 A/g的比电容分别为69、132和228 F/g; 当电流密度增加至10 A/g时, PC-3的比电容仍高达166 F/g, 具有良好的倍率性能。该实验表明, 通过氯化锌/氯化锂复合盐活化胖大海分级多孔碳可作为高性能超级电容器电极材料。     

自支撑三维功能化石墨烯/聚苯胺电极材料的制备及超级电容性能

采用水热法制备了三维石墨烯(3D-G),并以十八胺(ODA)为接枝剂对部分还原的氧化石墨烯进行氨基化处理,再利用原位聚合法在氨基化石墨烯表面生长聚苯胺,制备了十八胺功能化石墨烯/聚苯胺(G-ODA/PANI).对材料进行了结构表征、电化学性能分析和材料结构的比电容贡献分析.结果显示,电极材料的电容贡献大部分体现为材料的表面电容,G-ODA/PANI电极片在1 A/g电流密度时的比电容最高可达1080 F/g,是未功能化石墨烯/聚苯胺电极材料(G/PANI)的2.57倍,且循环稳定性也有很大的提高,循环10000周后的比容量保持率为90.8%,比G/PANI高9.6%.     

基于聚多巴胺的氮掺杂碳材料的制备及其电化学性能

多孔碳材料由于高的比表面积、优异的电子传导率、良好的化学稳定性等优点在超级电容器电极材料领域被广泛研究。 碳材料的组成及表面孔结构直接影响其电化学性能,为进一步提高碳材料的电容性能,本文首次以聚多巴胺球为前体,KOH为活化剂,通过高温碳化成功制备了良好电化学性能的氮掺杂多孔碳材料。 通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、 X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)和Raman光谱等对所制备的氮掺杂多孔碳材料进行了形貌及结构组成的表征。 在6 mol/L KOH电解液中, 采用循环伏安、恒电流充放电对多孔碳材料的电化学性能进行了研究。 结果表明,由于双电层电容和赝电容的协同作用,在电流密度为1 A/g时,材料的比电容可达269 F/g,充放电循环1000圈后电容仍可保留初始值的93.5%。     

多孔不锈钢基二氧化锰薄膜电极的制备及电容特性

用电化学方法制备了一种多孔不锈钢基二氧化锰薄膜电极。 在不锈钢基体上以聚乙二醇辛基苯基醚（Triton X-100）在水溶液中形成的液晶作掩膜,通过电化学腐蚀制备了多孔基体电极,用恒电位方法在基体上沉积二氧化锰薄膜。 用扫描电子显微镜对二氧化锰薄膜电极形貌进行了考察,循环伏安法和充放电曲线法测试了二氧化锰薄膜电极的电容。 结果表明,腐蚀后的不锈钢基体呈现多孔特征,孔分布无规律,孔径大小从几十纳米到几百纳米不等,沉积的二氧化锰呈颗粒状,直径为80~90 nm。 扫描速率为20 mV/s,沉积电量0.4 C/cm2时,循环伏安法测得的二氧化锰薄膜电极的质量比电容达400 F/g;沉积电量4~5 C/cm2时,面积比电容达到320 ×10-3 F/cm2,此时的质量比电容仍保持在200 F/g左右。 实验结果表明,多孔不锈钢基二氧化锰薄膜电极在超级电容器领域有潜在的应用前景。     

超级电容器用含氮碳与含氮碳/炭气凝胶复合电极材料的制备和性能研究

采用原位聚合法合成聚苯胺(PAIN)及聚苯胺/炭气凝胶(PAIN/CA)复合材料,经过高温裂解制备含氮碳(NC)及含氮碳/炭气凝胶复合材料(NC/CA),再以KOH为活化剂对其进行活化,制备活化含氮碳(ANC)及活化含氮碳/炭气凝胶复合材料(ANC/CA)。采用扫描电镜、循环伏安、恒流充放电以及电化学阻抗等方法进行性能测试,结果表明,由于KOH的活化作用,含氮碳材料的粒径明显变小,其比电容值为138 F/g,高于未活化含氮碳材料(98 F/g),ANC/AC3复合材料电极的比电容值比ACA电极(88 F/g)高,达到127 F/g。     

二氧化锰氧化制备聚苯胺及其超级电容性能

以二氧化锰为氧化剂在酸水体系中化学氧化制备了聚苯胺(PANI),考察了聚合条件对产率的影响。采用红外光谱、扫描电镜等手段对PANI的结构与形貌进行了表征,采用电化学工作站对其电化学电容性能进行了测试。结果表明:PANI产率随着体系中氧化剂用量的增加、苯胺用量的减少、反应温度的降低和反应时间的延长而增加,制备的聚苯胺主要是翡翠亚胺型聚苯胺,并以颗粒形式存在,大小在100 nm左右,局部有团聚现象,颗粒间堆积蓬松;该聚苯胺作为超级电容器活性电极材料,具有较好的电化学电容性能,最高比电容达到178 F/g。     

MnO2电沉积直立碳纳米管制备超级电容器的研究

以直立碳纳米管为基底,以pH=6.0的0.1mol/L Na2SO4 为底液,采用电化学沉积法在0.2 mol/L Mn(CH3COO)2溶液中制备了直立碳纳米管与二氧化锰复合材料。SEM测试结果表明复合材料表面呈现多孔状结构。通过循环伏安,恒流充放电,交流阻抗等电化学方法对复合材料修饰电极进行电容性质测试。实验结果表明,在1mol/L KCl 溶液中,0-0.6V(vs. 银/氯化银参比)电位窗口内此复合材料表现出优良的超电容性能。直立碳纳米管电极的比电容为16 F/g,在碳纳米管表面沉积上二氧化锰修饰层后,此复合材料电极的比电容增大至330 F/g,比电容量大幅提升近20倍。同时扫描200圈后,直立碳纳米管与二氧化锰复合材料的循环伏安曲线变化很小,说明其具有相当好的循环寿命和电容稳定性能。     

NiO/还原氧化石墨烯的溶剂热合成以及作为高循环稳定性超级电容器电极材料的性能表征

通过简单的溶剂热法以及其后续热处理过程,制备了NiO纳米花和NiO/还原氧化石墨烯(rGO)复合物。在NiO/rGO复合物中,rGO作为基底生长NiO,与此同时,NiO则有效的避免了rGO的团聚。采用热重分析(TG)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和X射线衍射对样品的成分、形貌和结构进行了表征。NiO/rGO复合物(NiO和rGO的质量比为82.7∶17.3)电极呈现优异的电化学性能。在1 A/g时,初始比电容为514.9 F/g,当材料完全活化后,其比电容高达600 F/g。同时,在电流密度为10 A/g时,相比于1 A/g时的比电容保持率为83.5%。此外,该电极材料具有非常优异的循环稳定性,6000次循环后电容衰减率为7.4%。表明所制备的复合物是一种有应用价值的超级电容器电极材料。     

氧化石墨超声时间对三维还原氧化石墨烯结构及超级电容性能的影响

将氧化石墨凝胶超声不同时间制备氧化石墨烯(GO)溶胶,再以GO溶胶为前驱体采用一步水热法制备了三维还原氧化石墨烯(3DRGO),采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学测试等研究了不同超声时间对3DRGO的形貌、结构及超级电容性能的影响.结果表明,当超声时间不超过120 min时,经水热反应后还原氧化石墨烯均能形成稳定的三维结构,但随着超声时间的延长,三维结构尺寸不断减小,强度增加,样品的内部结构也由片状逐渐向多孔网状转化;当超声时间超过120 min时,还原氧化石墨烯虽具有网状结构,但在宏观上不利于形成稳定的三维结构.电化学测试结果表明,经不同超声时间所制备的还原氧化石墨烯均表现出较好的超级电容性能,其中超声时间为120 min时制备的3DRGO具有更均匀的多孔网状结构,表现出了最佳的超级电容性能,在1 A/g电流密度下其比电容可达328 F/g,即使在20 A/g的大电流密度条件下,其比电容仍可高达240 F/g.     

三维NiO/CoMoO4纳米线/片复合材料的制备及其超级电容特性

采用两步水热法和高温退火法成功制备了三维氧化镍/钼酸钴(NiO/CoMoO_4)复合电极材料。利用XRD、扫描电镜、透射电镜和电化学方法分别对其结构、表面形貌和电化学性能进行了表征和研究。结果表明,NiO/CoMoO_4呈独特的纳米线/片状结构而不同于NiO的针状形貌,其结构为活性物质提供了更大的活性位点。在电流密度为0. 3A/g时,复合物的比电容高达2253F/g,远远高于同电流密度下纯NiO电极材料的比电容,循环2000圈后,电容的保持率为92%,NiO和CoMoO_4的协同效应增强了其超级电容特性。     

NiO/rGO的溶剂热合成以及作为高循环稳定性超级电容器电极材料的性能表征

通过简单的溶剂热法以及其后续热处理过程,制备了NiO纳米花和NiO/还原氧化石墨烯（rGO）复合物。 在NiO/rGO复合物中,rGO作为基底生长NiO,与此同时,NiO则有效的避免了rGO的团聚。 采用热重分析(TG)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和X射线衍射对样品的成分、形貌和结构进行了表征。 NiO/rGO复合物（NiO和rGO的质量比为82.7∶17.3）电极呈现优异的电化学性能。 在1 A/g时,初始比电容为514.9 F/g,当材料完全活化后,其比电容高达600 F/g。 同时,在电流密度为10 A/g时,相比于1 A/g时的比电容保持率为83.5%。 此外,该电极材料具有非常优异的循环稳定性,6000次循环后电容衰减率为7.4%。 表明所制备的复合物是一种有应用价值的超级电容器电极材料。     

聚苯胺/介孔碳纳米线复合电极材料的制备和性能

以介孔碳纳米线为基体, 通过电化学方法制备了新型聚苯胺/介孔碳纳米线(PANI/MCFs)复合材料, 采用SEM和TEM等手段对样品的结构和形貌进行了表征. 结果表明, 聚苯胺均匀附在介孔碳纳米线表面, 并填充到纳米线介孔孔道中. 将复合材料组装成三电极体系超级电容器, 用循环伏安、 恒流充放电和交流阻抗等方法对材料的电化学性能进行了测试. 结果显示, 在1 mol/L H₂SO₄溶液中, 复合材料的比电容达到391 F/g, 其循环稳定性也得到显著提高.     

不同磺酸掺杂聚苯胺的制备及在超级电容器中的应用（英文）

以MnO_2为氧化剂,采用乳液聚合法,用三种不同的磺酸型表面活性剂制备掺杂聚苯胺(PANI)。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱以及X射线衍射(XRD)等手段对其结构及形貌进行表征;用所得的掺杂聚苯胺制作电极,组装成对称扣式超级电容器,用循环伏安法(CV)、电化学阻抗(EIS)和恒电流充放电技术进行电化学性能研究。结果表明,磺酸表面活性剂的引入有利于PANI纳米纤维的形成和分散,掺杂Nafion的PANI纤维直径在30-40 nm之间,纤维交织成多孔的疏松结构;当放电电流为0.1 A·g~(-1)时,以PANI-Nafion,PANT-SDS(十二烷基磺酸钠)、PANI-SDBS(十二烷基苯磺酸钠)为电极材料的超级电容器比容量分别为385.3、359.7、401.6F·g~(-1),均高于未掺杂PANI的比容量(235.8 F·g~(-1));其中,PANINafion的循环稳定性最好,1000次循环后其比容量保持率高达70.7%。     

MnO2电沉积直立碳纳米管制备超级电容器

以直立碳纳米管为基底,以pH=6.0的0.1 mol/L Na2SO4为底液,采用电化学沉积法在0.2 mol/L Mn(CH3COO)2溶液中制备了直立碳纳米管与MnO2复合材料. SEM测试结果表明,复合材料表面呈现多孔状结构. 通过循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等电化学方法对复合材料修饰电极进行电容性质测试. 结果表明,在1 mol/L KCl溶液中,0～0.6 V(vs.Ag/AgCl参比)电位窗口内此复合材料表现出优良的超电容性能. 直立碳纳米管电极的比电容为16 F/g,在碳纳米管表面沉积上MnO2修饰层后,复合材料电极的比电容增大至330 F/g,比电容量大幅提升近20倍. 同时扫描200圈后,直立碳纳米管与MnO2复合材料的循环伏安曲线变化很小,具有相当好的循环寿命和电容稳定性能.     

酸功能化碳纳米管对多孔碳材料储能活性及稳定性的增强作用

采用球磨法将酸功能化碳纳米管（AMWCNTs）与环糊精均匀混合。 酸功能化有利于增强碳管和环糊精间的相互作用,从而使二者形成均匀、有效的复合。 在N2气保护下碳化并经后续的ZnCl2活化处理,最终获得酸功能化碳纳米管/多孔碳(PC)复合体材料。 采用透射电子显微镜、X射线衍射和拉曼光谱等方法对材料结构进行了表征。 结果表明,碳纳米管在多孔碳骨架内均匀分布,并且复合体同时具有较高的比表面积和良好的导电性。 循环伏安及恒流充放电等电化学测试表明,由于二者的协同作用及碳纳米管在多孔碳骨架内均匀、有效的复合,材料具有较好的电化学储能性能和良好的电化学稳定性。 电流密度为0.5 A/g时,AMWCNTs/PC12-4（其中12代表β-环糊精和AMWCNTs的质量比,4代表酸化碳纳米管/β-环糊精碳与氯化锌的质量比）复合材料的质量比电容为156 F/g,远远高于AMWCNTs（43 F/g）和PC-4（87 F/g）。 经5000次循环后,电极比电容无明显衰减,而且每次恒流充放电的库仑效率均大于99.9%,说明复合材料具有良好的稳定性,是非常有前景的超级电容器电极材料。