中大论文-利用炭气凝胶填料改善聚苯胺的电化学性能_百(精)

1、利用炭气凝胶填料改善聚苯月安的电化学性能报告人：徐飞 指导老师：符若文教授中山丸摩% AI主要内容 1前言0 5致谢0 2结果1.1聚苯胺! fl从聚苯胺的导电特性被马克迪尔米德(Akrn.G. MacDiarmid)在1984!年重新开发以肩，它成为材料和高技术领域研究的热点。超级电容器的优势：/比传统电容器有更高 的能量密度/比充电电池有更高的 功率密度和使用寿命中山丸摩发光材料传感器电容器防腐涂层二次电池电磁屏蔽1.2超级电容器3.6 ms36SIO3Li-phmarySpecific enerfly iwti kg-1)Fl& 1 Comparison of various e

2、lectrical energjfstorage devices(7MM)J*a圭存在的问题多次充放电过程中高分子链结构易破坏，稳定性差A 处于绝缘状态时电阻升高，大电流充放电性能差1.2超级电容器聚苯胺特点信息技术航牢航犬高性能电极材料的开发交通运输作为混合动力电动汽车的动力电源化学稳定性好）电容特性高瘵机 d1.3合成简单,原料易得“LJ实验思路设计最有希望实际应用于超级 电容器用导电聚合物材料中山丸学1.3实验思路设计一维的导电通道成本髙，不宜大规模应用容易团聚25%CNT:提髙1. 12倍三维导电网络价格低廉，大规模应用无团聚现象1.0%CA:提高2.54倍！1.3实验思路设计Fig.

3、2. Schematic illustration of the procedure for preparing CA modified PANI.! 炭气凝胶对称性好.导电性高聚苯胺出现电压降，电阻大400500600 6100200300400500f?ig. 4. Galvanostatic chaic-dischargc curves at 10 mA/cm of PANl/CA composites with variousCA/ANI mass ratios: (A) 0.3 wt.%. 用炭气凝胶改性后，对称性改善，导电性增加2.1电化学结果与分析0501001502000100

4、200300400500Time /sFig. 3. Galvanostatic chargc-dischargc curves at 10 m/Vcm of (A) CA and (B) PAN!.聚苯胺(PANI)中山丸学t MVMXITV2.1电化学结果与分析0.3% CA0 0-0.6-( (A)0.4020.0061.0% CA3.1% CA020.0-100200300400500C007.5% CA100 20022.1电化学结果与分析012345678CA/PANI mass ratio wt.%)Fig. 5. Effect of CA content on specific

5、 capacitance ofPANI/CA composites.炭气凝胶改性的聚苯胺都比纯聚苯胺比电容高:;当含量为1 0毗时有最佳改性效果1I2.1电化学结果与分析350300250200150100500(6E aoue-oaeo PANIMPANICA1.010080()0逼UOQUsaleousQedeo10203050Current density (mA/cm2)10203040Current density (mA/cm2)50Fig. 7. Capacitance retention rates as a function ot the currentdensities f

6、or CA, PANI. and PANI-CA 1.0.604020Fig. 14 Comparison of capacitances of PANI andPANI-CA1.0 at different current density4035oo5o(6UZ)a)oueDedeoodCDds改性机理，是否改变了 聚苯胺的结2:随电流密度增加，CA改性效果越明显，电容保持率从:II:27. 6%提高到62. 8%.:2.2结构一电化学分析聚苯胺:.- CA改性聚苯胺I;i炭气凝胶三维导电网络 娄埋矍在聚举战萎住申Fig. 8. SEM photographs of PANI (A. B)

7、and PANI-CA1.0 (C. D).中山丸摩2.结果与讨论400035003000250015001000500Wavelength (cm)(ooueuESUBl“ CA改性聚苯胺聚苯胺gg式和苯式强度基本没有变化 聚苯胺化学结构没有改变1-ig. 9. ITiR spectra of PAN1 and PANI-CA1.0.Tabic I The adsorption wavelength and corresponding groupsC-llam-plMncKjndlmi： Ml ccx*mlnryamlnu聚苯胺山丸学2.2结296301963mil23456Z*(ohm)F

8、ig. 12.Nyquistplots in ihcrange of 10交流阻抗可以看出炭气凝胶改性后电阻降低了! 循环稳定性从69%提高到76%_ _ _ _ _ _ _0.00.10.20.30.40.50.6Voltage (V)Fig. 10.CV curves250200150100500-50100150200(OMIJno(nB) QSU2U-PANI-CA1.0 PANI 95 mOFig. 13Chargc-dischurgccycle ul a2.2结构一电化学分析2 ThGta(degfeo)Fig. 11 XRD patterns of PANI and PANI-C

9、A 1.0.在循环伏安图有一对氧化还原峰，两样品的峰位置基本相同，说明相同的化学结构改性过的斜率I/V变大，说明导电性变好 CA的引入没有改变聚苯胺的结晶特性1.利用原位化学氧化聚合法成功地介成了PANI/CA复合材料。结构分析 表明，CA的引入不会改变PANI垒体的化学结构和物理结晶特性。2.电化学测试衣叨，复合材料的电化学性能明显好于纯PANI；而且通过 调控CA用量还町进一步提高复合材料的电化学性能，研究表明最佳 的CA用量为苯胺单体的1.0 wl.%o在50 mA/cm2的大电流密度下，复 合材料最佳比电容为226 F/g,而PANI的只有89 F/g,提高了2.5倍。电 容保持率(5

10、5O mA/cm2)也从27.6%提高到62.8%。经过200圈恒流充 放电后，循环稳定性也有了一定的改善。3. CA的改性机理在丁：充放电过程小，炭纳米网络骨架在PANI基体中 起到三维导电通道和力学支撑点的作用，山此改善了PANI基体的功率 特性和循环稳定性，从而赋予父合材料优良的电化学特性。勺IIVVMMTY1. Fei Xu, Gengdong Zhen, Dingcai Wu*,Yeru Lang, Zhenghui Li, Ruowen Fu*,Improving electrochemical performanee of polyaniline by introducing carbonaerogel as filler. Electrochim. Acta,revised.(IF=2.848)2.徐飞郑耿东吴丁财符若文 S 第十四届反应性高分子会议论文，广州,2008年.3.结4.发中山丸勺IIVVMMTY中山丸5.致谢符若文老师、吴丁财老师给了我无微不至的关怀和悉心的指导。他们渊 博的知识，严谨求实的科学态度和非凡的科研能力让我受益匪浅。在生活中 他