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聚苯胺/纳米二氧化锰复合膜制备及在超级电容器中的应用

作　者: 陈亮
导　师: 刘晓霞
学　校: 东北大学
专　业: 物理化学
关键词: 聚苯胺纳米二氧化锰硅烷偶联剂电化学复合超级电容器
分类号: TM53
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

本文通过无机盐水溶液法合成纳米二氧化锰,再经高温焙烧和酸化处理后,获得了棒状的纳米二氧化锰。采用激光纳米粒度分析、透射电镜(TEM)观测、粉末X射线衍射(XRD)分析等手段表征产物。XRD分析结果表明,二氧化锰以α-MnO2和γ-MnO2混合晶相形式存在。采用硅烷偶联剂——苯胺甲基三乙氧基硅烷(ND42),对纳米二氧化锰进行表面修饰改性。醇、水多次超声清洗后的偶联修饰纳米粉ND-MnO2的红外谱图上出现了ND42及MnO2的特征吸收峰。采用循环伏安法电化学共沉积制备聚苯胺/纳米二氧化锰(PAn/MnO2)复合膜、及聚苯胺/偶联纳米二氧化锰(PAn/ND-MnO2)复合膜。在0.5 mol·L-1硫酸溶液中的循环伏安(CV)检测结果表明,复合膜PAn/MnO2和PAn/ND-MnO2均表现出PAn的典型电化学行为。根据在1.0mol·L-1NaNO3(pH=1)溶液中进行的恒电流充放电(CP)实验结果,PAn/MnO2及PAn/ND-MnO2的比电容与PAn相比有显著提高。通过扫描电镜(SEM)观测,复合膜和聚苯胺的微观形貌均为“珊瑚簇”状,而且复合膜中“小珊瑚棒”的直径只有聚苯胺的1/5,从而使复合膜拥有更大的比表面积和更多的微小孔道,有利于发生表面吸脱附反应和氧化还原反应来提高比电容。分别以复合膜PAn/MnO2、PAn/ND-MnO2为电极,以1 mol·L-1 NaNO3 (pH=1)溶液为电解液,组装了对称型超级电容器I (PAn/MnO2对称型超级电容器)及Ⅱ(PAn/ND-MnO2对称型超级电容器)。CV与CP实验结果表明,超级电容器Ⅰ、Ⅱ具有较好的功率特性和循环寿命。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-9
第一章前言  9-20
  1.1 超级电容器  9-14
    1.1.1 超级电容器的优点及应用  9-11
    1.1.2 超级电容器的工作原理  11-12
    1.1.3 超级电容器的电极材料  12-14
  1.2 聚苯胺/无机纳米粒子复合电极材料  14-19
    1.2.1 聚苯胺电极材料  14-16
    1.2.2 无机纳米粒子复合电极材料  16-18
    1.2.3 聚苯胺/无机纳米粒子复合材料的制备  18-19
  1.3 本论文工作  19-20
第二章实验部分  20-24
  2.1 实验体系  20
  2.2 实验装置  20-21
  2.3 化学试剂  21
  2.4 实验步骤  21-24
    2.4.1 纳米二氧化锰的制备  21
    2.4.2 纳米二氧化锰的表面修饰  21-22
    2.4.3 纳米二氧化锰/聚苯胺复合膜的制备  22
    2.4.4 电化学活性测试  22
    2.4.5 电容性能测试  22-23
    2.4.6 理化表征  23-24
第三章结果与讨论  24-44
  3.1 纳米二氧化锰的制备  24-26
    3.1.1 高温焙烧和酸化处理对MnO_2粒度的影响  24-25
    3.1.3 TEM分析  25
    3.1.4 XRD分析  25-26
  3.2 纳米二氧化锰的表面修饰  26-28
  3.3 聚苯胺/纳米二氧化锰电化学复合  28-38
    3.3.1 电化学活性研究  28-29
    3.3.2 复合膜电容性能研究  29-35
    3.3.3 循环寿命研究  35-36
    3.3.4 SEM分析  36-38
  3.4 对称型超级电容器组装  38-44
    3.4.1 对称型超级电容器电容性能研究  39-42
    3.4.2 对称型超级电容器循环寿命研究  42-44
第四章结论  44-45
参考文献  45-49
致谢  49

聚苯胺/纳米二氧化锰复合膜制备及在超级电容器中的应用

内容摘要

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