超級電容器因具有功率和能量密度高、循環(huán)效率高、低成本、安全穩(wěn)定等眾多優(yōu)點而廣泛應用于移動電子設備、交通運輸、后備電源等領域。導電高分子聚吡咯(PPy)和聚苯胺(PANI)具有環(huán)境穩(wěn)定性好、易合成、導電性較高、氧化還原可逆性好等優(yōu)點,因此作為超級電容器電極材料,具有重要的應用研究價值。超級電容器電極材料的儲能性能與電極活性物質(zhì)、電極材料結(jié)構(gòu)以及基底材料導電性有密切關(guān)系。本論文將陰離子摻雜PPy和質(zhì)子酸摻雜PANI構(gòu)成同軸納米陣列結(jié)構(gòu)復合電極材料,兩種導電聚合物在充放電過程中可逆摻雜／去摻雜電解質(zhì)溶液中的陰、陽離子進行電化學儲能,復合電極材料通過協(xié)同儲能作用提高電容性能。本論文研究了聚吡咯／聚苯胺同軸納米陣列復合材料的電化學儲能。具體設計合成了基于TiO2 NTAs基底、自支撐結(jié)構(gòu)、TiN NTAs基底的聚吡咯／聚苯胺復合電極材料：聚吡咯／二氧化鈦／聚苯胺同軸三層納米管陣列復合材料(PPy/TiO2/PANI),自支撐聚苯胺納米柱嵌聚吡咯納米孔同軸陣列膜復合材料(PPy/PANI),聚吡咯/氮化鈦／聚苯胺同軸三層納米管陣列復合材料(PPy/TiN/PANI),并研究以上復合材料電化學電容性...

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題的研究背景及意義
    1.2 超級電容器
        1.2.1 超級電容器概述
        1.2.2 超級電容器的分類
        1.2.3 超級電容器的原理
    1.3 超級電容器的電極材料
        1.3.1 碳基電極材料
        1.3.2 過渡金屬氧化物基電極材料
        1.3.3 導電聚合物基電極材料
    1.4 導電聚吡咯
        1.4.1 吡咯概述
        1.4.2 聚吡咯合成
        1.4.3 聚吡咯導電機理
        1.4.4 聚吡咯應用
    1.5 導電聚苯胺
        1.5.1 苯胺概述
        1.5.2 聚苯胺合成
        1.5.3 聚苯胺導電機理
        1.5.4 聚苯胺應用
    1.6 超級電容器的特點與應用
        1.6.1 超級電容器的特點
        1.6.2 超級電容器的應用
    1.7 本論文的研究目標和內(nèi)容
第二章 聚吡咯/二氧化鈦/聚苯胺同軸三層納米管陣列復合材料的制備及電容性能研究
    2.1 前言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗試劑、材料與儀器
        2.2.2 二氧化鈦納米管陣列的制備
        2.2.3 聚吡咯/二氧化鈦同軸二層納米管陣列復合材料的制備
        2.2.4 聚吡咯/二氧化鈦/聚苯胺同軸三層納米管陣列復合材料的制備
        2.2.5 聚吡咯/二氧化鈦/聚苯胺同軸三層納米管陣列復合材料的結(jié)構(gòu)表征及電化學性能測試
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 聚吡咯/二氧化鈦/聚苯胺同軸三層納米管陣列復合材料的形貌表征
        2.3.2 聚吡咯/二氧化鈦/聚苯胺同軸三層納米管陣列復合材料的結(jié)構(gòu)表征
        2.3.3 聚吡咯/二氧化鈦/聚苯胺同軸三層納米管陣列復合材料的電化學性能
    2.4 本章小結(jié)
第三章 自支撐聚苯胺納米柱嵌聚吡咯納米孔同軸納米陣列膜復合材料的制備及電容性能研究
    3.1 前言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗試劑、材料與儀器
        3.2.2 自支撐聚苯胺納米柱嵌聚吡咯納米孔同軸納米陣列膜復合材料的制備
        3.2.3 自支撐聚苯胺納米柱嵌聚吡咯納米孔同軸納米陣列膜復合材料的結(jié)構(gòu)表征及電化學性能測試
        3.2.4 自支撐聚苯胺納米柱嵌聚吡咯納米孔同軸納米陣列膜復合材料基于硫酸水溶液電解質(zhì)中對稱型超級電容器的組裝
        3.2.5 自支撐聚苯胺納米柱嵌聚吡咯納米孔同軸納米陣列膜復合材料基于硫酸水溶液電解質(zhì)中對稱型超級電容器的的電化學性能測試
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 自支撐聚苯胺納米柱嵌聚吡咯納米孔同軸納米陣列膜復合材料的形貌表征
        3.3.2 自支撐聚苯胺納米柱嵌聚吡咯納米孔同軸納米陣列膜復合材料的結(jié)構(gòu)表征
        3.3.3 自支撐聚苯胺納米柱嵌聚吡咯納米孔同軸納米陣列膜復合材料的電化學性能
        3.3.4 自支撐聚苯胺納米柱嵌聚吡咯納米孔同軸納米陣列復合膜材料基于硫酸電解質(zhì)溶液中對稱型超級電容器的電化學性能
    3.4 本章小結(jié)
第四章 聚吡咯/氮化鈦/聚苯胺同軸三層納米管陣列復合材料的制備及電容性能研究
    4.1 前言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗試劑、材料與儀器
        4.2.2 氮化鈦納米管陣列的制備
        4.2.3 聚吡咯/氮化鈦同軸二層納米管陣列復合材料的制備
        4.2.4 聚吡咯/氮化鈦/聚苯胺同軸三層納米管陣列復合材料的制備
        4.2.5 聚吡咯/氮化鈦/聚苯胺同軸三層納米管陣列復合材料的結(jié)構(gòu)表征及電化學性能測試
        4.2.6 聚吡咯/氮化鈦/聚苯胺同軸三層納米管陣列復合材料對稱型超級電容器組裝
        4.2.7 聚吡咯/氮化鈦/聚苯胺同軸三層納米管陣列復合材料對稱型超級電容器的電化學性能測試
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 二氧化鈦納米管陣列與氮化鈦納米管陣列材料電化學性能對比
        4.3.2 聚吡咯/氮化鈦/聚苯胺同軸三層納米管陣列復合材料的形貌表征
        4.3.3 聚吡咯/氮化鈦/聚苯胺同軸三層納米管陣列的結(jié)構(gòu)表征
        4.3.4 聚吡咯/氮化鈦/聚苯胺同軸三層納米管陣列復合材料的電化學性能
        4.3.5 聚吡咯/氮化鈦/聚苯胺同軸三層納米管陣列復合材料基于硫酸電解質(zhì)溶液中對稱型超級電容器的電化學電容性能
        4.3.6 聚吡咯/氮化鈦/聚苯胺同軸三層納米管陣列復合材料對稱型固態(tài)超級電容器的電化學電容性能
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間主要研究成果



本文編號：3892228