本文關(guān)鍵詞：電化學(xué)法制備聚苯胺內(nèi)填充碳納米管復(fù)合多孔膜及電學(xué)性能研究

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【摘要】：基于導(dǎo)電高分子的超級電容材料具有制備成本低,內(nèi)阻小,比容量大等優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)已成為新能源領(lǐng)域研究者關(guān)注的焦點(diǎn)。然而目前所合成的導(dǎo)電高材料都存在一個(gè)共同的缺陷,即在反復(fù)充放電過程中會產(chǎn)生嚴(yán)重的體積變化,進(jìn)而造成其有效電容的減小以及電極的退化。因此如何抑制導(dǎo)電高分子材料的體積膨脹,從而有效提高導(dǎo)電高分子基-超級電容材料的壽命已經(jīng)成為該材料能否被進(jìn)一步應(yīng)用的關(guān)鍵。本文中我們設(shè)計(jì)了一種新型的結(jié)構(gòu):即將導(dǎo)電高分子(聚苯胺,PANI)填充在直徑僅10納米的取向排列的多壁碳納米管內(nèi)部,利用碳納米管的納米孔道抑制導(dǎo)電高分子鏈在反復(fù)充放電過程中的體積變化,從而制得一種新型的長壽命柔性薄膜電容器材料。我們首先利用預(yù)先取向排列的碳納米管陣列多孔膜為原料,借助濃度差和壓力差驅(qū)動(dòng)苯胺單體擴(kuò)散進(jìn)入碳管空腔內(nèi)部,然后采用原位電化學(xué)聚合的方法在多壁碳納米管的中空部分高效聚合填充了直徑約為8納米的超長聚苯胺納米線(長度可達(dá)微米級別)。所填充的聚苯胺的量可以通過改變電化學(xué)聚合參數(shù)靈活控制。我們制備的這種聚苯胺@碳納米管陣列結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在碳納米管的惰性石墨烯外壁為導(dǎo)電高分子提供了很好的保護(hù)作用,可有效防止其氧化降解;同時(shí)取向排列的陣列結(jié)構(gòu)也為電子的快速遷移提供了很好的路徑。更重要的是,碳納米管的納米受限孔道可以有效抑制聚苯胺材料在反復(fù)充放電過程中的結(jié)構(gòu)變化,從而極大的提高了該類型器件的使用壽命。通過這種方法我們制備的聚苯胺@碳納米管陣列柔性薄膜電容器材料表現(xiàn)出良好的電學(xué)性能,在電流密度為1 mAcm-2條件下,比電容可達(dá)到356 mFcm-2,并且在1000次的循環(huán)伏安測試后,電容只下降了5%。
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1

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本文編號：1250235