【摘 要】
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聚苯胺(PANI)是很有应用潜力的超级电容器电极材料。但其充放电过程中体积多次膨胀和收缩,导致电容快速衰减,限制了实际应用。与无机氧化物复合是缓解该问题的有效途径。氧化
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聚苯胺(PANI)是很有应用潜力的超级电容器电极材料。但其充放电过程中体积多次膨胀和收缩,导致电容快速衰减,限制了实际应用。与无机氧化物复合是缓解该问题的有效途径。氧化钨(WO3)可以多种价态形式存在,具有丰富的电化学活性。与WO3复合,既可缓解PANI电容衰减问题,还可扩展储能电位窗,以提高能量密度。本文采用循环伏安法技术,在部分剥离的石墨烯上(Ex-GF)同时进行苯胺的电化学聚合和WO3的电化学沉积,制备了 PANI-WO3/Ex-GF电极。研究了电解液中苯胺与钨酸钠之比和H2O2含量对制备PANI-WO3复合膜的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱分析(XPS)等方法研究了 PANI-WO3/Ex-GF电极的形貌和结构组成。利用循环伏安扫描(CV)、恒电流充放电、电化学阻抗(EIS)等技术研究了PANI-WO3/Ex-GF电极的电化学性能。在H2O2浓度为0.04 M,苯胺与钨酸钠比例为2:1的电解液中制备的PW-2:1-4/Ex-GF电极电容性能最佳。-0.6～0.7 V vs.SCE的电位范围内,以1 A/g的电流密度进行恒电流充放电时,PW-2:1-4/Ex-GF的比电容可达408 F/g。在650 W/kg的功率密度下,其能量密度高达95.8 Wh/kg,远优于其他PANI基复合赝电容材料。PW-2:1-4/Ex-GF也表现出优秀的循环稳定性,以10A/g的电流密度进行5000次恒电流充放电后,其比电容保持率高达91.6%。而类似条件下制备的PANI/Ex-GF,仅能保持69.1%的比电容。以PW-2:1-4/Ex-GF为电极,组装了对称型超级电容器PW-2:1-4/Ex-GF//PW-2:1-4/Ex-GF(SSC)。该电容器可在1.3 V的电压下工作,在1A/g的电流密度下,其比电容为102F/g。经过10000次恒电流充放电后,其比电容保持率为87.5%,表现出优异的循环稳定性。
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