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柔性聚吡咯复合材料的制备及其电容性能研究

作　者: 靳明
导　师: 韩高义
学　校: 山西大学
专　业: 无机化学
关键词: 聚吡咯二氧化锰氧化镍超级电容器导电聚合物
分类号: TM53
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

电化学电容器作为-种新型储能装置,因其高功率密度、高能量密度和长使用寿命等特性在许多领域都有广泛应用。根据储能机理不同,电化学电容器可分为建立在界面双电层基础上的双电层电容器和建立在电极材料氧化还原基础上的法拉第赝电容器。为了满足现代各种多功能的便携式电子器件的需求,发展集超薄性、柔韧性、轻便性及环保性于一体的电化学电容器引起电化学电容器研究者极大的兴趣,而合成作为电化学电容器电极材料的新型导电复合材料成为其发展的关键。本论文将利用具有相对高比表面积、柔韧性和耐化学性的聚丙烯微孔膜(PPF)为基底材料,聚吡咯、二氧化锰和氧化镍的高电容性为电活性材料,通过-种简便的原位气相聚合方法合成出集柔韧性和电容性于一体的导电复合材料。(1)用甲醇和乙腈作为溶剂溶解氧化聚合剂三氯化铁,在室温下通过原位化学氧化聚合方法制备不同聚吡咯(PPy)含量的PPy/PPF复合材料。用扫描电子显微镜(SEM)观察了复合材料的表观形貌,四电极方法测量了电导率。用循环伏安法(CV)、恒电流充放电(CD)和电化学阻抗(EIS)研究了其电容性能。结果表明,复合膜材料的形貌、电导率和电容性能受氧化剂溶剂的影响。当用乙腈作为氧化剂溶剂且PPy含量为8%时,复合材料作为电极材料组装的电容器达到最佳的充放电性能,比电容为72.5 Fg-1。(2)在三氯化铁溶液中加入不同量的纳米MnO2,通过原位化学氧化聚合法制备了PPy/MnO2/PPF复合材料。通过SEM、XRD对复合物的表面形貌和组成进行了表征。通过CV、CD和EIS法研究了PPy/MnO2/PPF复合材料的电容性能。结果表明,复合膜材料的形貌、电导率和电容性能和氧化剂溶液中Mn02的含量有关。当PPy/MnO2含量为17.4%时,PPy/MnO2/PPF复合电极组装的电容器展现出快速充放电性能,最大比电容达到110Fg-1(3)在三氯化铁溶液中加入不同量的NiO,利用原位化学氧化聚合法在毗咯蒸气中合成了不同的PPy/NiO/PPF复合膜,利用SEM对样品形貌进行表征,四电极法测电导率,用CV、CD和EIS法研究了其电容性能。结果表明,复合材料的形貌、电导率和电容性能受活性物质NiO/PPy的含量的影响很大。当NiO/PPy含量为15.7%时,电容器装置有较快的充放电性能,最大比电容达到105Fg-1。

柔性聚吡咯复合材料的制备及其电容性能研究

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