聚吡咯_纯棉基自支撑柔性电极及其固态超级电容器研究

《聚吡咯_纯棉基自支撑柔性电极及其固态超级电容器研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码：10255学号：2150514硕士学位论文聚吡咯/纯棉基自支撑柔性电极及其固态超级电容器研究STUDYOFSELF-SUPPORTINGFLEXIBLEELECTRODESBASEDONPOLYPORRLE/PURECOTTONFORALL-SOLID-SUPERCAPACITORS学科专业：纺织化学与染整工程作者姓名：杨波指导教师：赵亚萍答辩日期：2018年1月18日东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包

2、含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日聚吡咯/纯棉基自支撑柔性电极及其固态超级电容器研究东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□

3、。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日聚吡咯/纯棉基自支撑柔性电极及其固态超级电容器研究聚吡咯/纯棉基自支撑柔性电极及其固态超级电容器研究摘要随着智能可穿戴设备在保健医疗、军事通讯等领域的广泛应用，现代社会对能源需求的逐步增加，对能量转换与存储系统具有环境友好、廉价、柔性可折叠等要求，开发新一代柔性储能装置成为当今科技发展面临的挑战之一。超级电容器作为一种常见的储能装置，具有循环寿命长，环境友好，充放电效率高等优点，但传统的电容器刚性大，不适合应用在柔性可穿戴领域，因此柔性超级电容器成为研究热点。纯棉织物（Cotton）服用性能好，价格低

4、廉易得，是一种理想的服装材料；聚吡咯（PPy）是一种合成简便且绿色环保的导电聚合物，聚吡咯/纯棉织物（PPy/Cotton）成为一种极具应用潜力的柔性能量存储器件电极材料之一，然而其电导率低、循环稳定性较差等问题成为其发展中的瓶颈问题。通过控制温度热处理的方式，将不导电的纯棉织物转化为具有导电性且保留其原有编织结构的碳织物，利用聚吡咯由碳氮五元杂环组成可提供丰富氮源的特点，PPy/Cotton基碳织物的研究为提高纺织纤维基柔性电极的储能性能另辟蹊径。本论文的主要研究内容如下：聚吡咯@碳纳米管/纯棉织物（PPy@CNTs/Cotton）电极的制备及其固态超级电

5、容器的性能。首先探讨了具有核壳结构的聚吡咯@碳纳I聚吡咯/纯棉基自支撑柔性电极及其固态超级电容器研究米管（PPy@CNTs）复合物在纯棉织物表面均匀沉积的形成机理，利用简单的浸渍-氧化原位聚合方法制备了PPy@CNTs/Cotton织物电极，并以PVA/H3PO4为酸性电解质组装PPy@CNTs/Cotton基对称柔性固态超级电容器（FL-SCs-1）。透射电子显微镜（TEM）表明，PPy均匀覆盖在CNTs表面，厚度大约为34nm。基于PPy@CNTs/Cotton2电极的FL-SCs-1测试结果表明，其CV窗口为0-0.8V，在1mA/cm的电流密度下，比

6、电容为206.8F/g，能量密度为19.6Wh/kg，经过400次恒流充放电循环后电容保持率为72%。聚吡咯/纯棉基氮掺杂碳织物（N-CT）电极的制备及其固态超级电容器的性能。以纯棉织物为基底制备PPy/Cotton织物，经过高温碳化制备N-CT电极，并与PVA/LiCl中性电解质组装成FL-SCs-2。结o果表明，当Py单体浓度为1.2M，碳化条件为5C/min的升温速率o升温到900C，保温3h，所制备的N-CT电极方阻为7.8±1.9Ω，具有良好的柔性和机械强度。通过X射线电子能谱（XPS）测试表明，N-CT电极材料含氮量为2.24%。电化学测试表明，

7、N-CT电极在0.5A/g的电流密度下比电容为256.2F/g，经过5000次的恒流充放电循环后电容保持率为98.3%，库伦效率保持率在98.8%左右。基于N-CT2电极的FL-SCs-2测试结果表明，其CV窗口可达0-1.6V，在2mA/cm的电流密度下比电容为124.9F/g，能量密度为28.6Wh/kg。经过1000次恒流充放电循环后，电容保持率为93.8%，库伦效率为98%，因其具有高柔性和较为理想的电化学稳定性，在可穿戴储能领域具有潜在II聚吡咯/纯棉基自支撑柔性电极及其固态超级电容器研究的应用价值。聚吡咯/纯棉基氧化铁/氮掺杂碳复合织物（Fe2O

8、3/N-CT）电极的制备及其固态超级电容器的性能。以