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.     

有机化学接枝-电化学沉积聚合制备CNTs/PANI纳米复合材料

通过有机化学合成法先在碳纳米管表面接枝上苯胺单体,然后在不锈钢电极表面在硫酸溶液中采用循环伏安法电化学沉积聚合制得碳纳米管/聚苯胺(CNTs/PANI)纳米复合材料.扫描电子显微镜和傅立叶变换红外光谱表征所得材料的微观结构和基团,循环伏安和恒流充放电测试用于考察所得CNTs/PANI纳米复合材料的电化学性能.所得结果与...     

氧等离子体改性的聚苯胺/碳纳米管电化学性能

由乳液聚合法制备聚苯胺/碳纳米管复合电极材料,再利用感应耦合氧等离子体源对其进行射频放电处理,制得改性后的复合材料,进一步研究氧等离子体处理时间对材料表面性质和电化学性能的影响。通过SEM和FTIR对复合材料的表面形貌和组成进行分析和表征,结果显示复合材料在改性后的微观形貌均一,粒径变小且颗粒间团聚减轻,材料表面引入了羟基官能团。电化学测试表明,经氧等离子体改性处理10 min后,聚苯胺/碳纳米管复合材料具有突出的电化学特性,比电容为287.8 F.g-1,为改性前的1.7倍,同时等效串联电阻(ESR)降低了67.7%,是一种优良的超级电容器电极材料。由此也表明氧等离子体改性是一种高效的电极材料改性方法。     

MnO2/PPy/PANI三元纳米管复合材料的合成及其电化学电容性能

在聚苯胺（PANI）和二氧化锰（MnO2）存在的条件下,以FeCl3/甲基橙为模板,通过化学氧化法聚合吡咯(Py)单体,制备MnO2/PPy/PANI纳米管复合材料。 利用X射线衍射、透射电子显微镜、红外光谱和电化学测试等多种测试技术对复合材料进行物性表征和电化学电容性能测试,并讨论了不同含量的PANI对复合物材料的结构和性能的影响。 结果表明,由于PANI、MnO2与PPy三者的相互协同作用,以及材料管状结构的大比表面积,使三元复合材料具有比二元复合材料要大的电化学活性。 所合成的三元复合材料最大比容量达到458.4 F/g。     

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.     

Au/PATP/PANI膜电极和Au/PATP/PANI/TiO2膜电极的光电化学

聚苯胺（PANI）是一种结构、 性质不同于聚乙炔和聚吡咯的新型导电高聚物,有着十分广泛的应用[1,2].近年来利用光电化学研究聚苯胺的电子结构、 掺杂情况引起人们的重视[3～5].在酸性溶液中电聚合制备聚苯胺的循环伏安曲线上出现两对氧化还原峰,其峰值电位分别为E11/2=0.13 V和E21/2=0.7 V(对饱和甘汞电极).通过改变电极电位,可获得部分氧化态、还原态、氧化态等3种状态的聚苯胺.部分氧化态具有金属导电性,还原态和氧化态均为绝缘体.本文测量3种状态聚苯胺膜电极的光电响应,首次得到其光电流谱,发现聚苯胺一些新的光电化学实验结果.提出了覆盖绝缘体的金属内发射的光电化学模型.同时,在聚苯胺膜上电沉积纳米TiO2微粒膜,得到广谱区的复合光电材料.     

镧掺杂的二氧化锰/碳纳米管电化学超级电容器复合电极

尽管在二氧化锰/多壁碳纳米管（MnO₂/MWCNTs）上获得了较高的比电容,低电导率仍是制约MnO₂担载量或膜厚度提高的主要障碍.另一个问题是MnO₂/MWCNTs的循环稳定性远低于活性炭.所以截止到目前这一新型材料的应用仍然受到很大的限制.本文采用原位还原的方法制备镧掺杂二氧化锰/多壁碳纳米管电化学超级电容器复合电极材料.分别通过透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外（FTIR）光谱等技术对这些复合材料的形貌与结构进行了分析.采用循环伏安法、恒电流充放电法和交流阻抗法对其进行了电化学性能的研究.研究结果表明,通过还原MnO₄^-可以在MWCNTs上形成La掺杂MnO₂复合材料.La掺杂降低了复合电极的电阻,这是因为La的引入可以增大MnO₂的晶格缺陷,从而提高材料的电导率以及电极的电化学性能.因此La掺杂是克服MnO₂本征导电性差的有效途径之一.掺杂La可以在不增大电极电阻的情况下提高MnO₂的担载量或膜厚度.La掺杂的更重要的作用是使以MnO₂/MWCNTs作电极的对称电化学超级电容器的循环性能得到显著改善.此外,La掺杂也使复合电极的比电容得到一定程度的提高.     

MnO_2/聚苯胺复合材料的电化学电容

以P123为模板剂,软模板法制备出纳米MnO2.酸性条件下引入苯胺并聚合,得到了MnO2/聚苯胺复合材料.X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR),扫描电子显微镜(SEM)表征观察样品的结构、形貌.循环伏安、交流阻抗、恒电流充放电等测试MnO2/聚苯胺电极的电化学性能.结果表明:引入苯胺改变了样品纳米MnO2的形貌.MnO2/聚苯胺电极比容量高达190.8F·g-1,500次循环电极比容量仅衰减4.7%,库仑效率均保持在97%以上.     

LDH/BiVO4复合材料制备及其电容性能

开发新型电极材料对于超级电容器具有重要的意义,本文采用两步水热法制备了海参状LDH/BiVO_4复合材料,利用XRD及SEM技术研究了材料的结构与形貌。在三电极体系中利用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗技术系统研究了制备材料的电容性质,结果表明在2 mol·L~(-1) KOH水溶液电解质中,LDH/BiVO_4的比电容高达359F·g~(-1),远远高于BiVO_4的质量比电容(224 F·g~(-1)),是一种极具潜力的超级电容器电极材料。     

三元复合材料PANI／Ag／MWNT的电化学行为和比电容

通过原位聚合的方式在银纳米粒子/多壁碳纳米管（Ag/MWCNT）复合材料的表面成功聚合苯胺单体制备了聚苯胺/银纳米粒子/多壁碳纳米管（PANI/Ag/MWCNT）三元复合材料苯．通过对三元复合材料的结构以及表面形貌进行分析,表明聚苯胺层完全包覆了Ag/MWCNT复合材料,形成了核壳式结构．同时银纳米粒子则以单质晶体的形态存在于多壁碳纳米管与聚苯胺层之间．三元复合材料电极在1 mol/L的KOH溶液中具有极低的阻抗,而与聚苯胺电极相比,这些复合材料电极则表现出更低的电阻、更高的电化学活性和更好的循环稳定性．尤其是当苯胺和Ag：MWCNTs质量比为5：5时,该复合材料电极在0.25 A/g的电流密度下表现出最大的比电容值为160 F/g．     

Ru-P/MWCNTs-DHP/GC电极的电化学特性

应用循环伏安法、微分脉冲伏安法、紫外-可见和荧光光谱研究了一种新型钌化卟啉[Ru(phen)2(MPyTMPP)Cl]+(phen=1,10-邻菲咯啉,MPyTMPP=5-(3-吡啶)-10,15,20-三-(4-甲苯基)-卟啉)在多壁碳纳米管(MWCNTs)修饰的玻碳(GC)电极表面的电化学特性及其与电极上和溶液中双十六烷基磷酸盐(DHP)的作用.结果表明:[Ru(phen)2(MPyTMPP)Cl]+能强吸附在MWCNTs-DHP/GC电极表面,并呈现一对由表面过程控制的氧化还原峰;适量DHP有利于该配合物的吸附固定;[Ru(phen)2(MPyTMPP)Cl]+能与溶液中的DHP形成结合体,导致配合物中心离子反应电位负移.     

V2O5/C电化学电容器有机电解液的性能研究

以偏钒酸铵为反应原料,采用液相沉淀法制备出不定型V2O5电极材料.以V2O5为正极,石墨为负极,分别选用1.0 mol/L LiClO4/EC+DMC、1.0 mol/L LiPF6/EC+DEC+DMC、1.6 mol/L Et4NBF4/AN 3种有机电解液组成不对称电化学电容器,恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等测试该模拟电容器,如以1.0 mol/LLiClO4/EC+DMC作电解液则具有良好的循环性能和较小的阻抗,且在500 mA/g电流密度下比能量达到8.4Wh/kg,充放电效率达98%.     

Electrochemical Reduction of Oxygen on Multi-walled Carbon Nanotubes Electrode in Alkaline Solution

The multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) electrode was constructed using polytetrafluoroethylene as binder, and the electrochemical reductive behavior of oxygen in alkaline solution was first examined on this electrode. Compared with other carbon materials, MWNTs show higher electrocatalytic activity, and the reversibility of O2 reduction reaction is greatly improved. The experiments reveal that the electrochemical reduction of O2 to HO2 is controlled by adsorption. The preliminary results illustrate the potential application of MWNTs in fuel cells.     

碳纳米管/聚氨酯杂化膜的原位聚合构建及气体渗透性能

采用H2SO4/HNO3混酸处理得到不同氧化程度的多壁碳纳米管(MWCNT-COOH),再通过与4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、1,4-丁二醇(BDO)的预聚和扩链反应构建碳纳米管/聚氨酯(MWCNT-COOH/PU)杂化膜。利用傅里叶红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)和透射电子显微镜(TEM)等分析表征多壁碳纳米管结构;探讨了多壁碳纳米管氧化程度和填充量对MWCNTCOOH/PU杂化膜的形貌和CO2、N2渗透性能的影响。结果表明,混酸处理后的多壁碳纳米管带有一定的含氧基团,并随氧化程度的提高,多壁碳纳米管的拉曼光谱G峰和D峰的强度之比(ID/IG)有所增大;氧化程度对多壁碳纳米管在溶剂和杂化膜中的分散性有较大影响,氧化程度越高,分散性越好;杂化膜的CO2、N2渗透性及CO2/N2渗透选择性随多壁碳纳米管氧化程度的增加有所增大,而随多壁碳纳米管填充量的增加表现出先增大后减小的趋势,当氧化程度较高的多壁碳纳米管(H-MWCNT-COOH)填充量为1.0wt%时,H-MWCNT-COOH/PU杂化膜的CO2渗透系数为67.8 Barrer,CO2/N2渗透选择性可达45,表明适量填充MWCNT-COOH能显著提高MWCNT/PU杂化膜的CO2渗透性及CO2/N2的渗透选择性。     

铂微粒修饰碳纳米管-纳米TiO2/聚苯胺复合膜电极的制备及其电化学性能

采用循环伏安法,在200 mmol.L-1苯胺与500 mmol.L-1H2SO4的混合溶液中,在-0.1 V~0.9 V扫描(50 mV.s-1),实现了苯胺在碳纳米管-纳米TiO2膜电极上的电化学聚合,得到翠绿色的聚苯胺膜(PANI),并用交流阻抗谱对PANI的电化学性质进行了表征。在PANI电极上修饰铂,制得铂微粒修饰PANI电极(PANI-Pt)。研究发现PANI-Pt对抗坏血酸的氧化有很高的催化活性。     

服役温度对多壁碳纳米管/Li1.18Ni0.15Co0.15Mn0.52O2复合正极材料性能的影响

通过煅烧的方式制得多壁碳纳米管(MWCNT)质量分数为3%的MWCNT/Li1.18Ni0.15Co0.15Mn0.52O2锂离子电池复合正极材料,并测试了复合正极材料在不同服役温度环境下的电化学性能:-20和60℃下服役时,其放电容量分别高达169、303 mAh·g^-1,且展示出良好的倍率性能和循环稳定性。结合电化学阻抗测试结果可知,MWCNT均匀附着在层状粒子的表面,有效减少了电解液对电极材料的侵蚀,阻碍了表面膜的生成,同时提高了材料的电子电导率。     

异烟肼在多壁碳纳米管修饰碳糊电极上的电化学行为及其应用

通过研究异烟肼在多壁碳纳米管修饰碳糊电极上的电化学行为建立了测定异烟肼的电化学方法。在pH6.8的磷酸氢二钠–柠檬酸缓冲溶液中,异烟肼在–1.114 V处能产生一明显还原峰,异烟肼在修饰电极上的反应是受吸附控制的2质子、2电子电极反应过程。研究发现还原峰峰电流大小与异烟肼浓度在5.00×10~(-3)~5.00 mmol/L内呈良好的线性关系,相关系数r=0.997 0,方法检出限为1.70×10~(-3) mmol/L,测定结果的相对标准偏差为3.11%(n=5),回收率为97.6%~103.6%。该方法简单、灵敏,精密度高,可应用于样品中异烟肼的测定。     

C/Ni(OH)2非对称电化学电容器正极改性研究

在C／KOH／Ni(OH)2型非对称电化学电容体系中,Ni(OH)2电极需具有快速发生电化学反应的能力与活性炭负极匹配。本文通过增加微集流体的掺杂比例．对活性物质进行球磨处理、固相掺杂碳纳米管等方法对正极进行改性研究。实验发现,增加正极微集流体的掺杂比例．可明显改善非对称电容大电流条件下的容量和循环性能;对正极活性物质进行球磨处理,有利于电极活性物质的转变．加快非对称电容的活化速度;在正极固相掺杂一定比例的碳纳米管可提高非对称电容的充放电效率和容量性质。     

碳纳米管/聚氨酯杂化膜的原位聚合构建及气体渗透性能

采用H₂SO₄/HNO₃混酸处理得到不同氧化程度的多壁碳纳米管（MWCNT-COOH）,再通过与4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、1,4-丁二醇（BDO）的预聚和扩链反应构建碳纳米管/聚氨酯（MWCNT-COOH/PU）杂化膜。利用傅里叶红外光谱（FTIR）、拉曼光谱（Raman）和透射电子显微镜（TEM）等分析表征多壁碳纳米管结构;探讨了多壁碳纳米管氧化程度和填充量对MWCNT-COOH/PU杂化膜的形貌和CO₂、N₂渗透性能的影响。结果表明,混酸处理后的多壁碳纳米管带有一定的含氧基团,并随氧化程度的提高,多壁碳纳米管的拉曼光谱G峰和D峰的强度之比（I_D/I_G）有所增大;氧化程度对多壁碳纳米管在溶剂和杂化膜中的分散性有较大影响,氧化程度越高,分散性越好;杂化膜的CO₂、N₂渗透性及CO₂/N₂渗透选择性随多壁碳纳米管氧化程度的增加有所增大,而随多壁碳纳米管填充量的增加表现出先增大后减小的趋势,当氧化程度较高的多壁碳纳米管（H-MWCNT-COOH）填充量为1.0wt%时,H-MWCNT-COOH/PU杂化膜的CO₂渗透系数为67.8Barrer,CO₂/N₂渗透选择性可达45,表明适量填充MWCNT-COOH能显著提高MWCNT/PU杂化膜的CO₂渗透性及CO₂/N₂的渗透选择性。