学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

聚3，4-乙撑二氧噻吩（PEDOT）的制备及电化学性能的研究

作　者: 郭亚芳
导　师: 周雪琴
学　校: 天津大学
专　业: 应用化学
关键词: 导电聚合物超级电容器 PEDOT 化学氧化聚合掺杂剂
分类号: O633.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 351次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

超级电容器由于其巨大的市场潜力而成为国家中长期发展的能源领域中重要的前沿技术之一。电极材料是决定超级电容器性能的关键部分。导电聚合物价格相对低廉、比容量高的特点使其成为高性能超级电容器研究中的一个热点。本论文以导电聚合物PEDOT为研究对象,利用化学氧化法合成不同P型掺杂PEDOT材料,研究PEDOT材料电导率和电化学性能,为进一步制备高性能PEDOT材料及后续器件研究提供有力的依据。首先,本论文选择聚苯乙烯磺酸钠（PSSNa）、对氨基苯磺酸钠、对甲基苯磺酸、氨基磺酸、樟脑磺酸五种物质作为掺杂剂,以FeCl3·6H2O为氧化剂,制备了五个系列PEDOT材料。掺杂剂种类对PEDOT电导率有较大的影响。相同制备条件下制备的PEDOT材料电导率由高至低对应的掺杂剂依次为:樟脑磺酸、氨基磺酸、对甲基苯磺酸、对氨基苯磺酸钠、聚苯乙烯磺酸钠。EDOT单体与掺杂剂及氧化剂的摩尔比、反应时间、氧化剂的添加方式均能影响PEDOT的导电性能。实验结果表明,当EDOT单体:掺杂剂:氧化剂2:1:40、反应时间为41h、氧化剂采用一次性添加方式时,所制备的PEDOT电导率最高,可达10.4S/cm。然后,本论文研究了所制备的PEDOT的电化学性能。结果表明这些PEDOT材料都具有较高的比容量和较好的充放电性能及循环稳定性。掺杂剂种类对PEDOT电化学性能有较大的影响,其中以樟脑磺酸为掺杂剂时PEDOT电化学性能最好,而以PSSNa为掺杂剂时PEDOT电化学性能最差。实验结果表明,当以樟脑磺酸为掺杂剂,EDOT:C₁₀H₁₆O₄S:FeCl₃·6H₂O摩尔比为2:1:40、反应时间为41h时所制备的PEDOT电极材料经过充放电老化后比容量可保持在150F/g左右。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章文献综述  8-23
  1.1 导电聚合物简介  8-17
    1.1.1 导电聚合物概念及发展历史  8-9
    1.1.2 导电聚合物的导电机理及分类  9-13
      1.1.2.1 本征型导电聚合物  9-13
      1.1.2.2 复合型导电聚合物  13
    1.1.3 导电聚合物的制备  13-15
      1.1.3.1 化学聚合  13-14
      1.1.3.2 电化学聚合  14-15
      1.1.3.3 其他聚合方法  15
    1.1.4 导电聚合物的应用  15-17
  1.2 超级电容器简介  17-21
    1.2.1 概念与特点  17-18
    1.2.2 工作原理  18
    1.2.3 电极材料与器件结构  18-21
  1.3 课题的提出及意义  21-23
第二章不同掺杂体系对PEDOT 电导率性能的影响及研究  23-33
  2.1 概述  23
  2.2 实验部分  23-25
    2.2.1 主要药品和仪器  23-24
    2.2.2 铁（Ⅲ）化学氧化合成PEDOT 的实验方法  24
    2.2.3 电导率测试  24-25
  2.3 结果与讨论  25-32
    2.3.1 PEDOT 的聚合与掺杂机理  25
    2.3.2 EDOT 与掺杂剂的摩尔比对PEDOT 电导率的影响  25-27
    2.3.3 EDOT 与FeC1_3·6H_2O 摩尔比对PEDOT 电导率的影响  27-29
    2.3.4 反应时间对PEDOT 电导率的影响  29-31
    2.3.5 氧化剂的添加方式对PEDOT 电导率的影响  31-32
  2.4 本章小结  32-33
第三章不同掺杂体系对PEDOT 电化学性能的影响及研究  33-74
  3.1 概述  33
  3.2 实验部分  33-36
    3.2.1 主要药品和仪器  33-34
    3.2.2 电极的制备工艺  34
    3.2.3 电化学性能测试  34-36
      3.2.3.1 电极测试体系  34-35
      3.2.3.2 循环伏安测试  35
      3.2.3.3 恒电流充放电  35-36
  3.3 PEDOT/樟脑磺酸材料的电化学性能  36-44
    3.3.1 EDOT 与C_(10)H_(16)O_(45) 的摩尔比对PEDOT 电化学性能的影响  36-39
    3.3.2 EDOT 与FeC1_3·6H_2O 的摩尔比对PEDOT 电化学性能的影响  39-41
    3.3.3 不同反应时间对PEDOT 电化学性能的影响  41-44
  3.4 对氨基苯磺酸系列  44-51
    3.4.1 EDOT 与C_6H_6NNa_5O_3 的摩尔比对PEDOT 电化学性能的影响  44-46
    3.4.2 EDOT 与FeC1_3·6H_2O 的摩尔比对PEDOT 电化学性能的影响  46-48
    3.4.3 不同反应时间对PEDOT 电化学性能的影响  48-51
  3.5 甲基苯磺酸系列  51-57
    3.5.1 EDOT 与CH_3C_6H_4SO_3H 的摩尔比对PEDOT 电化学性能的影响..  51-53
    3.5.2 EDOT 与FeC1_3·6H_2O 的摩尔比对PEDOT 电化学性能的影响  53-55
    3.5.3 不同反应时间对PEDOT 电化学性能的影响  55-57
  3.6 氨基磺酸系列  57-64
    3.6.1 EDOT 与NH_2SO_3H 的摩尔比对PEDOT 电化学性能的影响  57-60
    3.6.2 EDOT 与FeC1_3·6H_2O 的摩尔比对PEDOT 电化学性能的影响  60-62
    3.6.3 不同反应时间对PEDOT 电化学性能的影响  62-64
  3.7 PSS 讨论  64-71
    3.7.1 EDOT 与PSS 的摩尔比对PEDOT 电化学性能的影响  64-67
    3.7.2 EDOT 与FeC1_3·6H_2O 的摩尔比对PEDOT 电化学性能的影响  67-69
    3.7.3 不同反应时间对PEDOT 电化学性能的影响  69-71
  3.8 本章小结  71-74
第四章结论  74-75
参考文献  75-79
致谢  79

聚3，4-乙撑二氧噻吩（PEDOT）的制备及电化学性能的研究

内容摘要

全文目录

相似论文