论文部分内容阅读
随着经济社会的发展，人们对瞬间高能量密度能源的需求刺激了超级电容器的快速发展。由于它的高能量密度和循环稳定性，超级电容器在电动车、发电装置以及其它设备的能源应用方面中发挥重要作用。导电聚合物特别是聚苯胺由于它具有高的导电性、良好的氧化还原可逆性、环境稳定性被广泛应用于电容、电池等。本文合成了苯胺衍生物：N-(3-羟基丙基)苯胺和N-羟乙基苯胺。然后对苯胺衍生物制备的导电聚合物和碳材料进行电容性能研究，根据导电机理的不同它们分别对应于赝电容和双电层电容。最后,研究了ZnCl2活化制备碳材料的电容性能。选用苯胺和N-(3-羟基丙基)苯胺作为单体，在电化学聚合研究的基础上合成不同比例的苯胺和聚N-(3-羟基丙基)苯胺的复合高分子导电聚合物。采用傅里叶红外（FTIR）、X-射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等技术表征了导电聚合物的物理性质。把导电聚合物作为活性物质涂覆到不锈钢网上制备成工作电极，用1M H2SO4在三电极系统下测试导电聚合物的电容性能。结果表明1mA/cm2电流密度和0-0.6V电压范围条件下，聚苯胺、聚N-(3-羟基丙基)苯胺、聚N-(3-羟基丙基)苯胺/苯胺=1/1的电容可分别达到537F/g、477F/g、380F/g，经过100次循环电容分别衰减22%、27%、30%。选用苯胺和N-羟乙基苯胺作为单体，把不同的表面活性剂（PVA、PVP、CMC、SDS、CTAB、乙醇）作为软模板改善聚合物的形貌。在1MHCl中以APS、FeCl3作为氧化剂，SDS作为表面活性剂合成导电聚合物有很好的形貌。以导电聚合物作为前驱体在N2条件下制备不同温度(500℃至900℃)的碳材料。制备了不同系列(A:聚苯胺、B:聚N-羟乙基苯胺、C:N-羟乙基苯胺/苯胺=1/1)的聚合物不同温度下的碳材料。并制备成电极研究碳材料的电容性。结果表明：A-700℃、B-800℃、C-800℃碳材料的电容性能最优，在0.1A/g时电容分别为147F/g、78F/g、54F/g。选用ZnCl2活化导电聚合物前驱体，然后碳材料由活化后的聚合物前驱体制备得到。研究结果表明ZnCl2活化处理后材料的电容性都有很大的提高，A-600℃、B-700℃、C-600℃碳材料的电容性能最优，在0.1A/g时电容分别为265F/g、258F/g、277F/g，当电流密度达到10A/g电容仍有180F/g、185F/g、186F/g。