苯胺-邻硝基苯胺共聚物——高比容量锂二次电池新型正极材料

聚苯胺作为锂离子电池典型的有机正极材料,合成简单、资源丰富,但其电化学比容量与循环寿命始终难以满足实用要求.作者采用化学氧化聚合法合成了苯胺-邻硝基苯胺共聚物(Poly(Aniline/o-Nitroanil-ine,P(AN-oNA)),通过在聚苯胺主链引入强拉电子基团——硝基苯胺,增大共聚物的电子共轭体系,改善共聚物链段的稳定性,利用硝基苯胺基团的电化学可逆性提高共聚物的电化学活性.结果表明,P(AN-oNA)的初始充放电比容量高达186 mAh·g-1,比聚苯胺提高近37%,60周循环仍能维持168 mAh·g-1.此外,P(AN-oNA)电极的充放电电位平阶十分接近,电极的极化明显降低,电子转移反应速率加快.这种新型共聚物结构与性能对于发展有机正极材料具有重要的参考意义.     

聚乙撑二氧噻吩/二氧化锰纳米复合物的界面聚合制备及其电化学性能

采用界面聚合法制备聚3,4-乙撑二氧噻吩/二氧化锰(PEDOT/MnO2)纳米复合物. 通过红外(IR)光谱、X射线衍射(XRD)、BET比表面积、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对样品进行表征. 结果表明, 产物是具有丰富的多孔孔道结构的无定型纳米材料, 孔径主要分布在5-25 nm范围内, 比表面积可达98 m2·g-1. 同时用循环伏安(CV)、恒流充放电和交流阻抗(EIS)等电化学测试表明, 在0.5 mol·L-1 Na2SO4溶液中, -0.2 - 0.8 V(vs SCE)的电化学窗口下, PEDOT/MnO2纳米复合物显示出良好的电化学性能, 当电流密度为0.5 A·g-1时, 所制备的PEDOT/MnO2单电极比容量达196.3 F·g-1, 500次循环后样品放电比容量保持90%左右.     

低热固相法制备纳米MnO2/CNT超电容复合电极的循环稳定性

为了改善纳米MnO2超级电容器电极的充放电循环稳定性,以Mn(OAc)2·4H2O、NH4HCO3和碳纳米管(CNT)为原料,采用低热固相反应得到前驱体,再经焙烧和酸处理,制备了一系列CNT含量不同的纳米MnO2/CNT复合电极材料,并用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和Brunauer-Emmett-Teller(BET)比表面积测定方法对其进行了表征.XRD分析结果表明,复合材料中的MnO2为纳米γ-MnO2.研究了复合电极在1 mol·L-1 LiOH电解质中的电化学性能,并与不含CNT的纯纳米MnO2电极进行了比较.结果表明,含CNTs为10%(w,质最分数,下同)和20%的MnO2/CNT复合电极的循环稳定性远优于纯纳米MnO2电极的循环稳定性,其中含10%CNTs的MnO2/CNT复合电极不仪具有良好的循环稳定性,而且在1000 mA·g-1高倍率充放电条件下仍具有200 F·g-1的高比电容.     

纳米纤维聚苯胺膜在不锈钢电极表面的生长过程

研究了脉冲电流法(PGM)聚合苯胺时, 纳米纤维聚苯胺(PANI)膜在不锈钢(SS)电极表面的生长过程. 用计时电位法和扫描电子显微镜(SEM)表征了聚苯胺生长过程的电化学特征和微观形貌; 并通过循环伏安(CV)法研究了苯胺的聚合速率. 结果表明, 聚苯胺的生长经历了两个阶段, 首先是在裸不锈钢电极表面上形成颗粒状聚苯胺, 此时聚合电位约为1.10 V, 经历了30 s后, 电极表面被一层颗粒状聚苯胺膜所覆盖; 在此基础上, 聚苯胺以纳米纤维状结构继续生长, 当颗粒状聚苯胺被纳米纤维状聚苯胺膜完全覆盖时, 聚合电位降至0.75 V左右并保持稳定.     

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.     

网络结构的聚苯胺-二氧化锰纳米复合材料的制备及其电化学性能

利用水热法合成了一维的MnO2纳米棒,经十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)表面改性后与苯胺单体在低温下混和,通过原位化学氧化聚合法制备了聚苯胺-二氧化锰(PANI-MnO2)纳米复合材料.采用FESEM、FT-IR、XRD、TG、循环伏安以及恒电流充放电等测试技术对复合材料进行了结构和性能的分析.结果表明:MnO2纳米棒...     

互通多孔碳/二氧化锰纳米复合材料的原位水热合成及电化学性能

以互通多孔碳(IPC)为载体,水热条件下在碳表面原位反应生成纳米结构的二氧化锰(MnO2),制备互通多孔碳/二氧化锰纳米(IPC/MnO2)复合电极材料.采用扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),X射线衍射(XRD),热重分析(TGA)对其结构进行表征;采用循环伏安法、恒流充放电和交流阻抗对其电化学性能进行研究.结果表明:生成的MnO2均匀地负载在碳的表面,形成多层次结构,并且随着温度的升高IPC表面负载的MnO2由纳米颗粒变为纳米片状结构;MnO2纳米片具有典型的K-Birnessite型晶体结构;复合物中MnO2的含量约为34%(w).在100°C制备的IPC/MnO2复合材料在三电极系统中最高比电容达到了411 F·g-1;随着反应温度的升高,比容量先增长后基本保持不变.以IPC/MnO2为正极,活性炭(AC)为负极,1 mol·L-1Na2SO4溶液为电解液组装成IPC/MnO2//AC混合超级电容器,发现IPC/MnO2电极的电容器其电位窗口从1 V扩展到1.8 V,容量可达86F·g-1,且表现出良好的电容特性和大电流放电性能.     

SiO_2/C复合负极材料的制备及其性能

采用在纳米SiO2表面包覆聚苯胺,并经过热处理后,制备了SiO2/C纳米复合材料.通过X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对材料的晶体结构和表观形貌进行了表征.同时也对材料的电化学性能进行了测试,结果表明,50 mA/g电流密度下,SiO2/C纳米复合材料首次放电比容量达到830.5 mAh/g,100次循环后,放电比容量仍然保持在510 mA/g以上.电化学交流阻抗测试表明,SiO2表面包覆的碳层能显著减小电极的界面阻抗,提高电池的电化学性能.     

稀土镧掺杂MnO2电极的制备及性能研究

以Mn(CH3COO)2·4H2O为原料,利用直流电沉积法合成MnO2电极材料,在制备过程中向溶液中添加h(NO3)3·6H2O对MnO2电极进行改性.分别采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和原子吸收方法分析了电极的结构、形貌以及组成.通过BET分析,发现掺La后MnO2的比表面积明显增大.采用循环伏安(CV)和恒流充放电技术测试了MnO2的电化学性能.结果表明,MnO2比容量为198.72 F·g-1,掺La后MnO2的电化学性能显著改善,其比容量为276.60 F·g-1.     

交联多孔结构Mn~(2+)掺杂聚苯胺/石墨烯复合材料的制备及超级电容特性

采用简单的原位氧化聚合法成功制备了Mn2+掺杂聚苯胺/还原氧化石墨烯(Mn2+-PANI/r GO)复合物电极材料,利用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、扫描电镜和电化学测试等手段对其结构、形貌和电化学电容性能进行了分析研究。结果表明,纳米棒状的锰离子掺杂态聚苯胺均匀分散在褶皱的石墨烯中,形成交联状的多孔结构。当电流密度为2A/g时,电极的放电比容量高达952 F/g,循环1000次后初始比电容的保持率为86.2%。过渡金属和石墨烯的加入提高了电极材料的电化学性能,高的比电容和优良的循环稳定性使Mn2+-PANI/r GO复合物在超级电容器中有很好的应用前景。     

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。     

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%.     

基底材料对脉冲电流法制备的聚苯胺膜性能的影响

本文采用脉冲电流法(PGM)在不同的基底材料表面沉积PANI, 通过平均电位\|时间曲线及扫描电子显微镜(SEM)等方法研究了基底材料对PGM法制备PANI的影响; 并采用循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)研究了不同电极材料表面PANI的电化学性能.     

An Advanced NiCoFeO/Polyaniline Composite for High‐Performance Supercapacitors

To reduce the charge‐transfer resistance of supercapacitors and achieve faster reversible redox reactions, ternary Ni‐Co‐Fe layered double hydroxide was prepared by using the urea method and then calcined to give NiCoFe oxide (NiCoFeO). To enhance conductivity, a polyaniline (PANI) conductive layer was assembled on the surface of the NiCoFeO particles by in situ oxidative polymerization of aniline monomers. The as‐prepared NiCoFeO/PANI composite was successful employed as a supercapacitor electrode. It was found that the NiCoFeO/PANI composite displayed good cycling stability, with a capacity loss of only 29.54 % after 5000 cycles. Furthermore, the NiCoFeO/PANI composite also exhibited excellent supercapacitor performance, with a high specific capacity of 843 F g^?1 at a current density of 2 A g^?1, whereas NiCoFeO showed a specific capacity of only 478 F g^?1. This result was attributed to the synergistic effect between NiCoFeO and PANI. The facile synthesis strategy and excellent electrochemical performance suggest that NiCoFeO/PANI is a promising economical electrode material for applications in supercapacitors.     

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．     

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...     

MnO2/煤基碳纳米纤维的制备及其在柔性超级电容器中的应用

采用静电纺丝技术制备了柔性煤基碳纳米纤维(CBCNFs)。利用低温等离子体技术对CBCNFs进行改性,并将改性后的CBCNFs作为还原剂与KMn O4反应,以实现Mn O2的原位还原负载制备CBCNFs/Mn O2复合材料。通过X射线衍射、扫描电镜和透射电镜等手段对复合材料的结构与形貌进行了表征;另外,研究了其作为柔性超级电容器电极材料的性能。结果表明,KMn O4∶CBCNFs=2∶1(质量比)条件下制备的复合材料(CBCNFs/Mn O2-2)具有良好的电化学性能。在0.1A·g-1电流密度下,CBCNFs/Mn O2-2的比电容高达118F·g-1,为CBCNFs比电容(26F·g-1)的4.5倍,在1A·g-1电流密度下,循环1000次后比容量保持率为97%,表现出良好的循环稳定性。     

乳液聚合中聚苯胺膜形成的动力学研究

以(NH4)2S2O8(APS)为氧化剂,十二烷基苯磺酸(DBSA)同时为乳化剂和掺杂剂,采用乳液聚合方法制备聚苯胺膜(PANIfilm),用石英晶体微天平(QCM)实时监测聚苯胺膜的形成过程,并对其动力学过程进行研究.结果表明,聚苯胺成膜反应对APS是0.5级,对苯胺是1级,聚苯胺膜增长速率随温度的升高而增加,而聚苯胺膜的最终沉积量却减小,表观活化能Ea=41.15kJ/mol,与均相溶液聚合成膜法的结果相近;随着DBSA浓度的增加,聚苯胺膜增长速率减小,而最终的沉积量增大.     

Influence of Cathodic Pretreatment in the Electrocatalytic Properties PANI Modified Electrodes

Herein, we reported the detection of dopamine (DA) based on use of a cathodically pretreated polyaniline (PANI) modified electrode. The PANI electrode presents a remarkable change in their electrocatalytic properties after a simple cathodic pretreatment, which consisted in applying a potential of ?0.7 V for 3 s. While the as‐prepared PANI shows no electrochemical response for DA, the cathodically pretreated PANI presented reversible electrochemical responses with well‐defined anodic and cathodic peaks. The electrochemical behavior of DA at the PANI electrode was investigated by cyclic voltammetry (CV) and differential pulse voltammetry (DPV). Under the optimized experimental conditions, the anodic peak currents increased proportionally to the DA concentration, displaying a linear relationship in the concentration range of 0.11 to 1.75×10^?4 M with a detection limit of 13.7 μM (3 σ/slope). Recovery studies in pharmaceutical formulations presented values between 98 % and 104 %. The cathodically pretreated PANI electrode was successfully applied for DA detection in real samples of pharmaceutical formulation showing good agreement with spectrometric comparative method. The unexpected easily capability of modulate the electrocatalytic properties of the electropolymerized PANI film using a simple pretreatement was successfully demonstrated. The cathodically pretreatment PANI electrode showed electrochemical responses for DA with excellent selectivity, sensitivity, and high stability.