【摘 要】
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聚苯胺作为一种常见的超级电容器电极材料有着非常多的优点,例如较高的比电容,制备成本较低和可大量制备等。但是聚苯胺的缺点也非常明显,就是循环稳定性能较差。针对这一背景,本论文做了以下三部分工作:(1)用实验室常用的三种酸(盐酸,硫酸和柠檬酸)进行不同比例进行掺杂制备聚苯胺粉末,并且研究它们的电化学性能,找出能制备出最好电化学性能聚苯胺粉末的制备方法。(2)用不同比例的二氧化锰和rGO(还原石墨烯)对
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聚苯胺作为一种常见的超级电容器电极材料有着非常多的优点,例如较高的比电容,制备成本较低和可大量制备等。但是聚苯胺的缺点也非常明显,就是循环稳定性能较差。针对这一背景,本论文做了以下三部分工作:(1)用实验室常用的三种酸(盐酸,硫酸和柠檬酸)进行不同比例进行掺杂制备聚苯胺粉末,并且研究它们的电化学性能,找出能制备出最好电化学性能聚苯胺粉末的制备方法。(2)用不同比例的二氧化锰和rGO(还原石墨烯)对聚苯胺进行掺杂后,详细研究和比较两种掺杂物的电化学性能。(3)为了扩大聚苯胺的应用,使其应用在水凝胶超级电容器方向上,用苯胺浓度不同时制备出聚苯胺渗透进水凝胶中形成聚苯胺-水凝胶电极,然后加入电化学制备聚苯胺电极覆盖在聚苯胺-水凝胶电极上形成一个新的水凝胶超电体系,再进行电化学性能测试,分析比较测试结果。研究出的结果如下:(1)用1.5mol/L的硫酸作为掺杂酸合成出的聚苯胺粉末形貌最均匀,电化学性能最好,通过GCD(galvanostaticcharge-discharge)测试曲线计算结果来看在0.5A/g电流密度下达到了比电容为321F/g(2)用1.5mol/L硫酸作为掺杂酸和不同比例的二氧化锰和rGO对聚苯胺进行掺杂,制备出了 PANI/MnO2和PANI/rGO复合物并且我们测试了其电化学性能。电化学性能测试结果表明比电容最高是摩尔浓度比例为二氧化锰:苯胺和rGO:苯胺分别为1:4和1:7时,其复合物具有最大的比电容。除此之外,分别对纯聚苯胺和聚苯胺的两种复合物进行了 1000圈的循环稳定性能测试,结果表示经过两种物质掺杂后的聚苯胺循环稳定性能在一千圈循环稳定性能测试后都能保持原比电容的80%以上,远远高于纯聚苯胺的循环稳定性(43.5%)。(3)水凝胶和聚苯胺掺杂一起可以形成电极。在加入两片电化学制备聚苯胺电极片后,聚苯胺-水凝胶在1mA/cm2电流密度下最高比电容可以达到835mF/cm2,同时水凝胶的拉伸性能测试表明可以拉伸到原来的4倍左右,表明形成的聚苯胺水凝胶电极拥有良好的力学性能外还有良好的电容性能,这扩大了聚苯胺的应用。
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