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超级电容器是一种同时具有传统电容器大功率密度、二次电池高能量密度等优点的新型高效储能装置,其中电极材料是最主要的一部分。聚噻吩是一种重要的结构型导电高分子材料,由于具有高的电导率、良好的环境稳定性和易于调控的分子链结构等特点,因此是一类潜在的重要的超级电容器电极材料。本文通过化学氧化聚合法制备了 Mn2+、Co2+、Ni2+、Cu2+掺杂聚3-甲基噻吩(PMT),从中选出电化学性能最佳的Ni2+掺杂聚3-甲基噻吩(PMT-Ni),并对其合成工艺进行优化。通过工艺优化后合成的Ni2+掺杂聚噻吩与石墨烯和碳纳米纤维复合,得到电化学性能更好的复合材料。主要研究内容如下:(1)采用化学氧化法制备了 Mn2+、Co2+、Ni2+、Cu2+掺杂聚3-甲基噻吩,利用傅里叶红外光谱、场发射扫描电子显微镜、热失重及X-射线粉末衍射研究了聚噻吩的化学结构及表面形态。采用循环伏安、恒流充放电、交流阻抗及循环寿命等方法评价了聚噻吩的电化学性能。研究结果表明:Mn2+、Co2+、Ni2+、Cu2+掺杂后能显著提高聚噻吩的比表面积和电化学性能,其中PMT-Ni比电容达到最高值为80.5F/g,比未掺杂PMT的比电容提高了 22%,1000次循环后保留了 76.1%的初始比电容。(2)对上述合成的PMT-Ni进行聚合工艺优化,分别改变FeC13:3-Mt摩尔比、3-Mt:NiCl2摩尔比、聚合温度和聚合时间,分析这些参数对聚噻吩结构、形貌和电化学性能的影响。研究表明:当FeCl3:3-Mt:NiCl2的摩尔比为4:1:1.5,聚合温度为20℃,聚合时间为6h时,聚噻吩具有较大的比表面积,在0.2A/g的电流密度下比电容达到最高值为91.4F/g,1000次循环后保留了 80%的初始比电容。(3)通过化学氧化法分别制备Ni2+掺杂聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT-Ni)与氧化石墨烯(GO)和噻吩基石墨烯(GO-Th)复合,得到GO/PEDOT-Ni和GO-Th-PEDOT-Ni纳米复合材料,对两种纳米复合材料的结构、形貌和电化学性能进行分析。研究表明:GO-Th-PEDOT-Ni纳米复合材料的电化学性能最好。在0.2A/g的电流密度下比电容达到最高值为163.5F/g,1000次循环后保留了 91.6%的初始比电容。(4)通过化学氧化法分别制备Ni2+掺杂聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT-Ni)与碳纳米纤维(CNFs)和石墨烯纳米纤维(rGONFs)复合,得到CNFs/PEDOT-Ni和rGONFs/PEDOT-Ni纳米复合材料,对两种纳米复合材料的结构、形貌和电化学性能进行分析。研究表明:rGONFs/PEDOT-Ni纳米复合材料的电化学性能最好。在0.2A/g的电流密度下比电容达到最高值为131.2F/g,1000次循环后保留了 95.5%的初始比电容。