界面聚合法合成手性掺杂剂诱导螺旋形聚苯胺纳米纤维

以手性试剂D-樟脑磺酸(D-CSA)和L-樟脑磺酸(L-CSA)为掺杂剂和构象诱导剂,采用界面聚合法合成了螺旋形聚苯胺纳米纤维。通过FESEM、TEM、FTIR和UV-Vis吸收光谱等测试技术对螺旋形聚苯胺纳米纤维结构进行了表征。结果表明,所得聚苯胺纤维具有螺旋形构象,形貌均一,平均直径约为50nm,长度为300～600nm,具有较高的长径比(6:1～12:1)。在水溶液中,聚苯胺纳米纤维以伸展的螺旋形分子链构象存在,调节溶液的pH值,螺旋形聚苯胺纳米纤维表现出可逆的掺杂和脱掺杂性质。循环伏安(CV)测试表明,螺旋形聚苯胺纳米纤维在0.5mol/LHCl溶液中表现出良好的电化学活性。     

低温合成樟脑磺酸掺杂聚苯胺微管的电化学电容行为

在低温条件下合成了长约为2-3 μm, 外径约为300-400 nm 的樟脑磺酸掺杂聚苯胺微管. 扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)显示, 生成的聚苯胺微管管径受樟脑磺酸浓度的影响, 高浓度的掺杂剂有利于管状聚苯胺的形成. 采用交流阻抗、循环伏安、恒流充放电等测试技术对不同产物的电化学电容行为进行了研究, 结果表明, 苯胺单体与樟脑磺酸的摩尔比为1:1时所得掺杂态聚苯胺电极具有较好的循环稳定性, 单电极比电容达到522 F·g-1.     

蒙脱土基氮掺杂多孔碳@聚苯胺复合材料的制备及电化学性能

分别在盐酸和樟脑磺酸-盐酸混酸溶液中,在蒙脱土基新型氮掺杂多孔碳表面原位聚合苯胺,以制备氮掺杂多孔碳@聚苯胺复合电极材料,采用红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征复合材料的组成和形貌。 盐酸掺杂的复合材料呈短棒状形貌,樟脑磺酸-盐酸掺杂材料形貌呈颗粒状及交联片状,樟脑磺酸-盐酸掺杂的结晶性能优于盐酸掺杂。 电化学测试结果表明,樟脑磺酸-盐酸掺杂的复合材料在0.5 A/g电流密度下的质量比电容为412.5 F/g,比盐酸掺杂的(332.4 F/g)高24.1%,等效串联电阻(R_s)和电荷迁移电阻(R_ct)小;但盐酸掺杂的复合材料在大电流下电容保持率为81.4%,高于混酸掺杂的58.4%。     

不同掺杂酸对纤维聚苯胺电化学性能的影响

采用界面聚合法通过不同质子酸掺杂分别制备了平均直径约为50,62,95nm的纤维聚苯胺。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)对其化学组成和微观形貌进行了表征,采用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗研究了不同质子酸掺杂纤维聚苯胺的超级电容器电容行为,并利用X射线衍射(XRD)、氮气吸脱附及X射线光电子能谱(XPS)等方法对纤维聚苯胺的微观结构进行了深入研究。结果表明:高氯酸(HClO4)掺杂制备的聚苯胺在0.5A/g电流密度下的比容量可以达到397F/g,高于盐酸(HCl,334F/g)和樟脑磺酸(HCSA,383F/g)掺杂聚苯胺的测试结果,纤维的电化学性能主要受其规整度、孔隙率及掺杂度的影响。     

手性聚苯胺纳米纤维的电化学制备

采用恒电位电聚合法制备了樟脑磺酸(CSA)掺杂的旋光异构性聚苯胺(PANI)纳米纤维. 用扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和圆二色光谱(CD)对PANI纳米纤维的形貌和光学性质进行表征, 结合电聚合溶液胶束平均粒径和ζ电位的测定, 研究了具有旋光异构性PANI纳米纤维的形成机理和具有增强旋光异构性的原因. 所制备的PANI纳米纤维具有无双螺旋结构, 其形貌不随着苯胺浓度的改变而变化. 不同手性樟脑磺酸掺杂制备的PANI纳米纤维具有镜像对称的旋光异构性, 且具有较高的椭圆偏振率. 这种手性PANI纳米纤维的颜色和旋光性均可通过化学掺杂/去掺杂或电化学掺杂改变氧化还原态而呈现可逆变化.     

基于碳纸电极电化学快速合成聚苯胺纳米纤维

利用碳纸电极,采用循环伏安法、恒电流法和恒电位法等电化学聚合法快速合成了高氯酸掺杂聚苯胺纳米纤维.利用电子显微镜、红外光谱和四探针测定仪等对聚苯胺的微观形貌结构、掺杂度和电导率进行了研究.用循环伏安法对聚苯胺的电化学特征进行了分析.研究发现,3种方法合成的聚苯胺均为纳米纤维状结构,长度达3μm,直径为50~150 nm.其中,循环伏安法合成的聚苯胺纳米纤维的均一性和电导率均优于其它2种方法,其电导率高达5.97 S/cm.另外,聚苯胺合成速率顺序为恒电流法>循环伏安法>恒电位法,且恒电流法合成的聚苯胺纳米纤维电极材料的放电比容量最大(578 F/g),电容性能最好.     

PANi电极在不同电解液中的电化学电容性能研究

应用化学氧化聚合法制备了超级电容器用聚苯胺电极材料.FTIR、SEM及电化学电容测试表明:聚苯胺由纳米颗粒堆积而成,颗粒大小50nm左右;在H2SO4、NaNO3或KOH电解液(浓度均为1mol/L)中,5mA/cm2电流密度下,PANi电极比电容分别为404F/g、208F/g和279F/g;如H2SO4浓度升高至2mol/L或6mol/L,比电容明显下降,仅为330F/g或248F/g.     

静电纺丝制备钯负载聚苯胺纳米管及其对水合肼的催化氧化

在电纺丝聚苯乙烯(PS)纤维上进行苯胺聚合,随后经过聚苯乙烯溶解,获得聚苯胺(PANI)纳米管。PANI纳米管在PdCl2的酸性溶液中浸泡吸附,并用NaBH4还原得到Pd纳米负载的聚苯胺(PANI-Pd)纳米管复合材料。扫描电镜证明PANI纳米管的形成及表面Pd纳米粒子的沉积。以该PANI-Pd复合材料制备PANI-Pd修饰玻碳电极,并采用循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)研究了该修饰电极对水合肼的催化氧化。实验发现,PdCl2的浓度影响Pd纳米粒子的沉积及其修饰电极对肼的催化性能,当PdCl2浓度为10mmol/L时,制得的PANI-Pd纳米管修饰电极对水合肼的催化性能最佳。在优化条件下,在0.1mol/L磷酸盐缓冲溶液(pH=7.0)中,水合肼的催化电流与浓度在2.0×10-5~1.0×10-4 mol/L和3.0×10-4~7.0×10-3 mol/L范围内呈良好的线性关系,检测限为2.0×10-6 mol/L。该电极可实际应用于水合肼的检测。     

快速混合法制备超级电容器用聚苯胺-活性炭复合材料

采用快速混合法制备聚苯胺-活性炭复合材料。通过扫描电镜、红外光谱等手段表征材料的形貌结构,通过恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等技术测试了材料的电容特性。研究结果表明:制备的纯聚苯胺具有纳米纤维结构,但存在团聚问题;活性炭的加入抑制了纳米纤维之间的团聚,修饰了多孔形貌,降低了电荷传递阻抗,材料的功率特性得以改善,循环性能表现良好。当活性炭的用量为20%时,复合材料的比电容达371F/g,1 000次循环的比电容保持率为66.6%;电流密度由0.2A/g增加至1.5A/g,比电容下降小于5F/g。     

纳米纤维聚苯胺在电化学电容器中的应用

采用脉冲电流方法（PGM）合成了具有纳米纤维结构的导电聚苯胺（PANI）.扫描电子显微镜对膜层观察表明, PANI膜是由直径约为100 nm的掺杂态聚苯胺纤维交织而成.以纳米纤维状聚苯胺组成电化学电容器,研究了其电化学电容性能,并与恒电流方法（GM） 制备的颗粒状PANI电容器性能进行了比较.结果表明,在相同的沉积电量下,PGM制备的纳米纤维状PANI电化学电容器比颗粒状PANI电化学电容器具有更大的电容容量,其电化学电容器的比电容可高达699 F•g－1,能量密度为54.6 Wh•kg－1.并且该电化学电容器具有良好的充放电性能和循环寿命.     

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.     

高功率超级电容器用介孔炭电极材料

以纳米CaCO3为模板、蔗糖为前躯体制备超级电容器用介孔炭电极材料.材料的结构由氮吸附、TEM表征,借助恒流充放电、循环伏安和交流阻抗评价了其在6 mol.L-1KOH电解液中的电化学电容性能.结果表明,蔗糖基介孔炭的比表面积606 m2/g,富含10~30 nm的介孔.恒流放电法测得介孔炭在电流密度50 mA/g下的比电容为125 F/g,大电流倍率性能特别突出.电流密度增大到20 000 mA/g,比电容还保持有88F/g,远高于进口电容炭,该介孔炭是一种很有前景的高功率超级电容器炭电极材料.     

掺铝Co_3O_4的制备及其电容性能研究

以KOH作沉淀剂制备掺杂Al(Ⅲ)的Co3O4粉体.X射线衍射显示,掺Al的Co3O4不改变其晶型结构.循环伏安、恒流充放电等测试表明,化学掺Al后的Co3O4电极,其比容量提高,当Co(Ⅱ)与Al(Ⅲ)的摩尔比为1∶0.05时,在0~400 mV的电位区间内,5 mA/cm2电流密度下,单电极放电比容量可达518.07 F/g.     

Microwave-assisted synthesis and electrochemical capacitance of polyaniline/multi-wall carbon nanotubes composite

Polyaniline/multi-wall carbon nanotubes composite (PANI/MWNTs) was rapidly synthesized by microwave-assisted polymerization. Transmission electron microscope (TEM) image revealed that this composite was a core–shell structure with PANI layers (50–70 nm). Electrochemical behavior of the composite was evaluated by cyclic voltammetry (CV) and galvanostatic charge–discharge tests with a two-electrode system. An enhanced specific capacitance of 322 F/g with a specific energy density of 22 W h/kg was about 12 times that of MWNTs. This composite also exhibited a good rate capability, retaining up to 87% of initial capacity at a current density of 5 mA/cm².     

基于ZIFs合成的中空双金属(Zn,Co)S纳米晶及其赝电容性质研究

通过两步法设计合成了具有中空结构的双金属硫化物（Zn,Co）S纳米晶,并研究了其电化学性质.首先在室温下,以水为溶剂,十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂,利用Zn²⁺,Co²⁺与2-甲基咪唑的配位作用形成了ZIF-Zn,Co.然后以ZIF-Zn,Co为自牺牲模板剂,加入硫代乙酰胺,在微波辐射下快速合成了具有中空结构的（Zn,Co）S纳米晶.电化学测试结果表明,在电流密度为3 mA/cm²时,（Zn,Co）S纳米晶比电容为423.3 F/g,在电流密度为10 mA/cm²时,充放电2000次,仍能保持59%的初始电容.所制备的中空纳米结构具有较高的比表面积和较好的电化学性能,可作为超级电容器的电极材料.     

石墨烯纸的制备及电容特性

利用未经任何分散处理的氧化石墨溶胶在气-液界面自组装得到氧化石墨纸(ϕ=10 cm), 将氧化石墨纸在不同温度下用水合肼蒸气还原制得石墨烯纸. 采用扫描电子显微镜(SEM)、 X射线衍射(XRD)、 Raman光谱、 X射线光电子能谱(XPS)及氮吸附对还原前后样品的微观结构、 表面特性、 元素组成及比表面积进行了表征, 在此基础上考察了还原处理及还原温度对材料电容特性的影响. 结果表明, 在150 ℃下还原氧化石墨纸得到的石墨烯纸具有较好的电化学电容特性, 其在1000 mA/g恒定充放电电流密度下, 6 mol/L KOH电解质溶液中的质量比电容达到142 F/g, 1000次充放电循环后电容保持率为99.8%.     

Hydrothermal synthesis and structure evolution of hierarchical cobalt sulfide nanostructures

Hierarchical and well-defined cobalt sulfide with flower-like, cube-like, ball-like, and surface hollowed-out nanostructures were successfully prepared by a facile one-pot hydrothermal synthesis approach, employing Co(NO(3))(2)·6H(2)O as a cobalt precursor and thiourea as a sulfur source. The morphologies of these structures can be easily controlled by simply adjusting the molar ratio of reactants and solvents, reaction time, reaction temperature, and ligand types. Thiourea plays two important roles in the growth process of CoS nanostructures. First, it is decomposed to produce S(2-) for the final formation of CoS. On the other hand, it serves as a structure-directing agent to control the crystalline growth of CoS. The electrochemical capacitance performances of the CoS nanostructures were studied, and the flower-like CoS nanostructures show the best charge-discharge performance among all CoS products with the highest specific capacitance values of 389 F g(-1) at current density of 5 mA cm(-2), and 277 F g(-1) at higher current density of 50 mA cm(-2).     

碳纳米管-聚(3',4'-亚乙基二氧-2,2':5',2"-三噻吩)复合材料的制备及其电化学性能研究

通过Stille反应合成了3',4'-亚乙基二氧-2,2':5',2"-三噻吩(TET),并以其作为单体,采用化学氧化原位聚合方法在碳纳米管(CNT)的表面包覆新型聚(3',4'-亚乙基二氧.2,2':5',2"-三噻吩)(FTET),制备了PTET-CNT纳米复合材料.通过TEM、SEM和IR对其进行了表征,并利用循环伏安、交流阻抗、恒电流充放电等电化学测试方法,比较研究了复合材料以及碳纳米管在0.1 mol/L四乙基四氟硼酸铵(Et_4NPF_4)的乙腈溶液中的电化学行为.实验结果表明,在电流密度为3 mA/cm~2时,PTET-CNT复合材料的比电容为86 F/g,比原碳纳米管比电容20 F/g提高了3.3倍.基于这种复合材料的电容器的能量密度达到2.02 Wh/kg.     

MnO2/H-TiO2纳米异质阵列的调控制备及超电容特性

采用目标调控的阳极氧化工艺制备了超大比表面、管与管相互分离的有序TiO₂纳米管阵列（TiO₂ NTAs）基体,进而分别采用电化学氢化法和循环浸渍沉积法对晶化退火后的TiO₂ NTAs实施电化学氢化和高比电容MnO₂沉积的双重功能化改性,调控构筑了一种新型MnO₂/H-TiO₂纳米异质阵列电极材料。利用场发射扫描电子显微镜（FESEM）、高分辨透射电子显微镜（TRTEM）、X射线衍射仪（XRD）、X光电子能谱仪（XPS）、拉曼光谱（Raman）和电化学工作站等对样品进行综合表征与超电容特性测试,结果表明：电化学氢化改性有效提高了H-TiO₂ NTAs的导电性和电化学特性,当电流密度为0.2 mA·cm^-2时H-TiO₂ NTAs的面积电容达到7.5 mF·cm^-2,是相同电流密度下TiO₂ NTAs的75倍;经过2个浸渍循环所获得的MnO₂/H-TiO₂ NTAs-2样品在电流密度为3 mA·mg^-1时比电容可达481.26 F·g^-1,电流密度为5 mA·mg^-1时循环充放电1000圈后比电容仅下降约11%。