有序介孔炭聚苯胺的制备及电化学性能

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1、有序介孔炭／聚苯胺的合成及其电化学性能摘要近年来，超级电容器的研究成为一个热点，而多孔炭和导电聚合物复合材料则是超级电容器电极材料中性能非常好的一种。而多孔炭材料中的有序介孔炭由于其孔道均一、高的比表面积，循环性能良好而成为人们青睐的电极材料之一，而作为导电高聚物之一的聚苯胺，由于具有高的能量密度、可逆的电化学活性和高的室温电导率等，也成为电极材料的首选。因此，本文制备出有序介孔炭／聚苯胺复合材料并对其电化学性能做了研究。本文采用一步法合成出有序介孔炭(orderedmesoporouscarbon，O

2、MC)材料，通过原位聚合法将苯胺单体在OMC表面原位聚合制备了不同配比的有序介孔炭／聚苯胺(OMC删)复合材料，考察了PANI含量、超声与否对OMC／P!ANI复合材料形态、结构以及电化学性能的影响，揭示复合材料形态结构与其电容行为的关系，为新型高性能超级电容器材料的开发和实际应用奠定基础。原位聚合法制备的有序介孔炭／聚苯胺复合材料形态介于有序介孔炭和聚苯胺之间，没有单独的聚苯胺或者有序介孔炭的颗粒OMC与PANI在原位聚合中结合良好，PANI是以OMC为基体进行反应的，在OMC的表面和内部沉积。原位聚

3、合后的OMC／PANI复合材料在热稳I北京化丁人学硕．}：研究生学位论义定性方面有了很大的提高。材料复合前，有序介孔炭的氧化温度和聚苯胺的分解温度都较低，复合后，材料的起始氧化和分解温度都不同程度地升高。本文还研究了PANI含量对复合材料电极电化学性能的影响，发现随PANI含量的提高(从15wt．％到70wt．％)，复合材料电极的电容量呈现先增加再减小的趋势，聚苯胺含量为60叭．％时OMC／PANI复合材料首次充放电比容量最高，值为409F·g～，并且复合材料的比电容远大于单独的有序介孔炭的比电容，提高

4、了材料的电化学性能；同时可以看出，OMC的比电容主要由双电层电容提供，而加入PANI后的复合材料的比电容除了存在双电层的贡献外，PANI在充放电过程中发生氧化还原反应所提供的赝电容也起了很大的作用。在充放电30次以后，材料的放电比电容基本不再发生变化，趋于稳定。对OMC／PANI复合材料进行循环伏安和交流阻抗测试，可以看出复合材料适合大电流充放电，表明复合材料稳定性良好、充放电循环性良好。关键词：有序介孔炭；聚苯胺；复合材料；电容器AbstractSynthesisandelectrochemicalp

5、ropertiesoforderedmesoporouscarbon／polyanilinecompositesABSTRACTSupercapacitorsbecomeahotspotinrecentyears．Mesoporouscarbonandconductivepolymercompositesareoneofthebestelectrodematerialswhichareusedinthesupercapacitors．However,orderedmesoporouscarbonispr

6、eferredtobeagoodelectrodematerialduetoitshomogeneouspore，highsurfacearea，goodcyclingperformance．Asoneoftheconductivepolymers，polyanilinehasbecomethepreferredelectrodematerialduetoitshighenergydensity,reversibleelectrochemicalactivityandhighelectricalcond

7、uctivityatroomtemperatureandSOon．Therefore，orderedmesoporouscarbon／polyanlinecompositeswerepreparedandtheelectrochemicalperformanceofthecompositeswasstudiedinthispaper．OMCwassynthesizedbyone-stepway．Orderedmesoporouscarbon(OMC)／Polyaniline(PANI)composite

8、swerepreparedbyin·situpolymerizationusingOMCasthecarbonmatrix．ThecontentofPANI，thetimeofremovingsiliconandultrasoundwereinvestigatedinordertostudytheelectrochemicalbehaviorofOMC／PANIcompositesastheelectrodematerialsforelec