聚苯胺基水凝胶以及氮掺杂炭/石墨烯的制备及性能研究

发布时间：2025-03-14 22:48

　　超级电容器作为一种新型的储能装置,因其具有高能量密度,快速充放电以及超长使用寿命等特性,已经引起国内外广泛的关注。其中,电极材料是决定超级电容器性能的关键所在,因此对电极材料的研究始终是该领域的重点。聚苯胺及其复合凝胶由于它们独特的导电三维网状结构、高比表面积、快速的电子／离子运输速率而成为研究的热点。高氮掺杂量以及适宜密度的炭基电极材料由于其具有较高的赝电容以及优异的循环稳定性而成为超级电容器的理想电极材料之一。本文合成了四种不同形貌的聚苯胺及其复合凝胶以及密度可控和高氮掺杂量的三种多孔炭／石墨烯,并对其性能进行了研究。具体研究内容概述如下：(1)通过氧化聚合苯胺(Aniline)和水热反应过程制备了树枝状聚苯胺水凝胶(PDH)；并在PDH的合成过程中引入对苯二胺(PPD)制备了长纳米纤维状聚苯胺水凝胶(PFH)；同时在PDH和PFH的合成过程中引入氧化石墨烯(GO)分别制备了树枝状聚苯胺纳米纤维／石墨烯水凝胶(PGH)和长纳米纤维状聚苯胺／氮掺杂石墨烯水凝胶(PNGH)。PPD的引入不但可以控制聚苯胺的形貌从树枝状变成长纳米纤维状,而且有利于GO转化为氮掺杂石墨烯。直接切片的凝胶电极...

【文章页数】：100 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１超级电容器的结构图??

超级电容器的电极材料主要可［＾＾１分为碳材料、导电聚合物材料、过渡金属氧??化物材料和复合电极材料四大类，其中碳材料、导电聚合物材料和过渡金属氧化物材料??属于单一电极材料。目前，各种材料的比电容性能如图１．２所示。??１４００??，２〇〇??！？，０００?？【用》〇八〇？??遷....

图１．２各种电极材料比电容性能ＰＩ??

＾?ｉｆ?５??《?％％??違?？畫；??提ｈ??图１．１超级电容器的结构图??１丄２超级电容器的分类??超级电容器按照不同的分类方法可Ｗ分为不同的类型，例如（１）按所采用的电极??材料的不同可Ｗ分为碳电极电容器、贵金属氧化物电极电容器和导电聚合物电容器??（２）按所采用电介质的....

图１．４?（Ａ）聚苯胺凝胶的合成示意图：（ａ，?ｄ）聚苯胺原始混合液；（ｂ，ｅ）聚苯胺凝胶；（ｅ，??ｆ）聚苯胺气凝胶（Ｂ）相应的化学聚合方程式ｉｗｉ??目前，聚苯胺凝胶主要可由添加非共价交联剂和原位聚合而成

聚苯胺凝胶主要可由添加非共价交联剂和原位聚合而成。例如，Ｐａｎ等人ｔｗｉ??采用植酸作为非共价交联剂制备了具有高电导率和优异电化学性能的聚苯胺凝胶。Ｇｕｏ??等人ｆｓＷＷ苯胺盐酸盐作为前躯体通过自交联的方法成功制备了聚苯胺凝胶（图１．４），??该凝胶体现了较高的质量比电容０５０?....

图１．５ＰＡＮＩ－ＳＡ凝胶的形成过程图Ｉ５２１??１．３石墨稀??

图１．５ＰＡＮＩ－ＳＡ凝胶的形成过程图Ｉ５２１??１．３石墨稀??石墨帰是由碳六元环组成的两维周期蜂窝状点阵结构，如图１．６所示：它可Ｗ翅曲??成零维的富勒帰，卷成一维的碳纳米管或者堆操成Ｈ维的石墨，因此石墨巧是构成其他??石墨材料的基本单元。??ｒ?＂ｆ?句?＇？＊９?？林一？....

本文编号：4034733