【摘 要】
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作为超级电容器的重要电极材料,两种导电聚合物,即聚苯胺和聚噻吩由于易于调节的微观形貌和良好的电性能,已成为目前研究热点之一。本研究论文中,主要涉及了一系列新型导电聚合物的制备、微观结构的调控及其电容性能评价。一、简要介绍了目前超级电容器的研究现状,主要包括超级电容器的电极材料种类、储能机理、电解液及其电容性能的影响因素,重点介绍了导电聚合物作为超级电容器电极材料的研究现状。二、以1-甲基咪唑为原料
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作为超级电容器的重要电极材料,两种导电聚合物,即聚苯胺和聚噻吩由于易于调节的微观形貌和良好的电性能,已成为目前研究热点之一。本研究论文中,主要涉及了一系列新型导电聚合物的制备、微观结构的调控及其电容性能评价。一、简要介绍了目前超级电容器的研究现状,主要包括超级电容器的电极材料种类、储能机理、电解液及其电容性能的影响因素,重点介绍了导电聚合物作为超级电容器电极材料的研究现状。二、以1-甲基咪唑为原料合成了两种离子液体,即1-甲基咪唑硫酸氢盐和1-甲基-3-正丁基过二硫酸盐。利用1-甲基咪唑硫酸氢盐的酸性和稳定性,以及1-甲基-3-正丁基过二硫酸盐的氧化性,掺杂并制备了离子聚苯胺。借助FTIR、UV-vis、XRD等技术对离子聚苯胺进行了结构表征,通过调节掺杂酸的类型、引发剂和电解液的种类和投料比,系统研究了离子聚苯胺的电化学性能。在最佳合成条件下制得的离子聚苯胺的比容量为490 F g-1,经过4000圈恒电流充放电测试,其电容保持率可保持80%以上,稳定性良好。三、利用Passerini反应操作简单、便捷高效的特点,成功地合成了吲哚、噻吩和吲哚-噻吩衍生物三个系列单体,经原位聚合分别制备了相应的导电聚合物。利用FTIR、1H NMR、GPC、UV-vis、XRD等技术对单体及导电聚合物的结构进行了系统表征。通过改变反应温度、掺杂酸、引发剂的种类调控了导电聚合物的形貌结构。四、利用循环伏安法(CV)系统表征了聚吲哚系列衍生物(PYQS)的电容性能,经测算,聚吲哚系列、聚噻吩系列和聚吲哚-噻吩系列的比容量均大于或超过600 F g-1,能量密度达到400 Wh kg-1。其中,在三系列导电聚合物中PYQS-B、PYSS-3以及PSSS-B的比容量约为900 F g-1,能量密度达到600 Wh kg-1。总之,离子聚苯胺、聚吲哚、聚噻吩以及聚吲哚-噻吩衍生物的成功制备以及电容性能的显著提高,为开发新型电容器材料提供了技术支撑。
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