基于离子液体的电化学电容器及其影响因素的研究

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1、上海师范大学硕士学位论文基于离子液体的电化学电容器及其影响因素的研究姓名：徐立群申请学位级别：硕士专业：物理化学指导教师：王荣20090301上海师范人学硕士毕业论文摘要室温离子液体是指在室温或室温附近温度下呈液态由离子所构成的物质，它是继水和超临界二氧化碳后又一类绿色溶剂体系。与传统的有机溶剂和电解质相比，离子液体具有独特的物理化学性质。近年来，作为一种新颖的介质，室温离子液体在电化学领域的应用也越来越受到人们的重视。本工作结合我们实验室的研究兴趣，合成了一些新型的离子液体并测定了他们的物理化学性质。研究了微量水和有

2、机溶剂对离子液体物理化学性质的影响，在基础上用BMIMPFd有机溶剂溶液体系对聚噻吩的电化学合成和在这种新的混合体系中的电化学行为作了研究，并用离子液体【l-丁基-3一甲基咪唑】【六氟磷酸](BMIMPF6)做为超级电容器的电解液溶液制作了超级电容器，而且对它的性能进行了测试。得到了一些初步的结果：1)本文成功合成1．丁基．3．甲基咪唑六氟磷酸盐(BMIMPF6)和1．丁基．3．甲基咪唑四氟硼酸盐(BMIMBF4)离子液体。并成功合成了新型的三乙胺对甲苯磺酸离子液体和N．甲基咪唑对甲苯磺酸离子液体，合成的此类离子液体优

3、点是合成方法简单，产率高。并考察了不同配比的三乙胺对甲苯磺酸离子液体和N．甲基咪唑对甲苯磺酸离子液体的粘度、导电率，比较了两种离子液体的电化学窗口，N一甲基眯唑离子液体的电化学窗口较宽，大约为2．0V左右。三乙胺对甲苯磺酸离子液体的热稳定性能达到280℃，比对甲苯磺酸的热稳定性好。2)在离子液体中加入少量水或有机溶剂或改变温度均可显著地改变其物理化学性质．将不同水蒸气(或二氯甲烷有机溶剂蒸汽)浓度的气氛通入l一丁基_3甲基咪唑六氟磷酸盐(BMIMPF6)离子液体，形成含少量水或者有机溶剂的离子液体，应用交流阻抗技术对不

4、同水含量的l一丁基一3甲基咪唑六氟磷酸盐(BMIMPF6)离子液体／玻碳电极界面双电层电容进行了测定，并利用红外光谱●技术测定了BmimPF6中水分子的结构。通过测定此类混合组分的黏度和导电率发现少量水和有机溶剂二氯甲烷的加入促进离子液体的离子解离，降低离子液体的粘度，使得自由移动的离子增多，增加溶液的电导率，加快电极表面的反应速2上海师范人学硕士毕业论文率。3)选择常用的离子液体【1．丁基一3-甲基咪唑】【六氟磷酸](BMIMPF6)，并在此离子液体中，成功的在玻碳电极上电化学合成了聚噻吩。在测定不同BMIMPF6／

5、乙腈及BMIMP彤碳酸丙二醇脂电解质溶液的黏度和导电性的基础上，利用电化学循环伏安法研究了电解质溶液组成对聚噻吩膜电化学行为的影响。在BMIMPF6离子液体中，加入乙腈或碳酸丙二醇脂可以降低溶液的黏度，改变溶液的导电率。聚噻吩在混合溶剂作为电解液中的氧化参杂电量聚噻吩的氧化参杂电量与混合溶液的电导率呈明显的线性关系，当离子液体的体积含量为25％时．溶液的电导率达到最大，氧化惨杂的电量也达到最大。在25％乙腈／BMIMPF6混合溶液中，聚噻吩的氧化掺杂电量较纯BMIMPF6离子液体提高了近7倍。4)用活性炭、活性炭／离子

6、液体、介孔炭为电极材料，离子液体为电解液，成功制作成了超级电容器。采用循环伏安和恒电流充放电方法对电极和电容器进行性能测试．结果表明：在活性炭中加入适量离子液体所制成的活性炭／离子液体电极比单纯由活性炭制成的电极的内阻要小，由此制作的电容器的比容量相对要大，充放电效率也有所改善。而和购买的商品化的活性炭相比，采用实验室合成的新材料的介孔炭作为电极材料，能够获得更大的比电容，但是相对于活性炭，这种材料所制作成的电容器的内阻要大。并在此基础上制备了一种以凝胶为电极和隔膜，不加入液体状的电解液的新型的超级电容器关键词：离子液

7、体黏度导电率电化学窗口红外光谱聚噻吩超级电容器活性炭介孔炭3上海师范大学硕士毕业论文AbstractIonicliquids(ILs)aresaltscomposedofions，whichaleliquidatlowtemperatures，usuallyincludingtheregionaroundroomtemperature．Comparedwithtraditionalorganicsolvents，ILsshowmanyspecialphysicsandchemicalproperties．Thereco

8、gnitionofroom-temperatureionicliquidsasneotericgreensolventshaspromptedafast—growingliterature．Duringrecentyears，moreandmoreattentionshavebeenpaidontheapplicationsofR