金属离子改性聚苯胺活性炭超级电容器电极材料的研究

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1、北京化工大学硕士研究生学位论文金属离子改性聚苯胺／活性炭超级电容器电极材料的研究摘要超级电容器(supercapacitor)是一种介于蓄电池和传统电容器之间的新型储能元件，它具有比常规电容器更大的比能量，比蓄电池更大的比功率和循环使用寿命。聚苯胺／活性炭复合材料电极因为其成本低、制备工艺简单及良好的电化学性能成为目前研究的重点。本文以过硫酸铵(APS)为氧化剂，采用苯胺在活性炭表面原位聚合方法，首先制备了聚苯胺／活性炭复合材料，然后分别添加了镍离子、钴离子对聚苯胺／活性炭复合材料进行改性。采用扫描电镜(SEM)观察复合材料的微观形貌变化；傅立叶红外

2、光谱(FT．IR)测试复合材料的分子结构变化；X射线衍射(XI①)图谱分析复合材料物质成分和化学态的变化；原子吸收光谱(AAS)及能谱(EDS)钡JJ定复合材料中金属离子的含量；并通过测试结果分析讨论了其形貌和结构对复合材料电极性能的影响。在6mol／LKOH电解液中，以Hg／HgO为参比电极对复合材料进行了循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等电化学性能的测试。实验得出以下结论：添加镍离子、钴离子改性时，聚苯胺的颗粒更加细致，在活性炭表面包覆的更加均匀，循环伏安结果表明添加镍离子、钻离子改性时复合材料的电化学活性得到提高，恒流充放电测试结果显示其电容量从

3、不添加镍离子改性时的387F／g提高到了566F／g，提高了将近46．3％；从不添加钴离子改性时的387F／g提高到了530F／g，提高了将近北京化工大学硕士研究生学位论文38．2％，并且都显示出良好的大电流充放特性。不同浓度的镍离子、钴离子对复合材料电性能的影响研究表明，当镍离子、钴离子的浓度分别为0．2mol／L时，复合材料的电容量达到最大值，并且表现出最好的电化学特性。关键词：超级电容器，活性炭，聚苯胺，镍离子，钴离子，比容量II北京化工大学硕士研究生学位论文SupercapacitorElectrodeMaterialsbasedonActi

4、vatedCarbon／PolyanilinemodifiedbymetalionABSTRACTThesupercapacitorisanewtypeelectrochemicalenergystoragedevicebetweenthetraditionaldielectriccapacitorandthebaRery．Thesupercapacitorcanprovidehigherenergydensity,higherpowerdensityandhavelongercyclelife．Becauseofitslowcost，conveni

5、entpreparationmethodandgoodcapacitorproperties，Polyaniline／ActivatedCarboncompositematerialsbecomemoreandmoreimportant．Inthispaper’Polyaniline(PANI)／activecarbon(AC)compositematerialsweresynthesizedbyin-situpolymerizationofanilineonactivatedcarbonwithammoniumpersulfate(APS)asox

6、idant．ThanweaddednickelionandcobaltionseparatelytomodifythePANI／AC．Themicrostructureofcompositewasexaminedbyscanningelectronmicroscope(SEM)andX-rayDiffraction(XRD)．IRspectrawasusedtodeterminethemolecularstructureandchemicalbondofcomposite．Thenickelcontentandcobaltcontentweremea

7、suredbyatomicabsorptionspectrometry(AAS)andEDS．Theelectrochemicalperformanceofthecompositeswascharacterizedbycyclicvoltammery,galvanostaticcharge—dischargeandelectrochemicalimpedancespectrometryin6mol／LKOHsolutionusingHg／HgOasreferenceelectrode．III北京化工大学硕士研究生学位论文Theexperimentre

8、sultsshowthatDuetotheaddingofnickelion、cobaltion，Ni．PA