聚苯胺纳米纤维及其炭化物性能研究

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1、分类号O633单位代码10618密级公开学号2120980017专业硕士学位论文聚苯胺纳米纤维及其炭化物性能研究研究生姓名：李瑾瑜导师姓名及职称：孙玉恒副教授申请专业学位类别工程硕士学位授予单位重庆交通大学论文提交日期2015年6月10日专业领域名称材料工程论文答辩日期2015年6月6日2015年6月10日重庆交通大学学位论文原创牲声明，本人郑重声明：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。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研巧做出重要贡献的个人和集体，。均己在文中明确方式

2、标明。本人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；考日期；年？日吁重庆交通大学学位论文版权使用授权书本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。留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅１，本人授权重庆交通大学可＾＾将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索＾可、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科＾心采用影印学技术信息研巧所将本人学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并进行信息服务（包括但不限于汇编、复制、发行、信息网络传播等），同时本人保留在其他媒体发

3、表论文‘的权利。；学位论文作者签名：指导教师签名字化曰期月曰Ｊ曰期：年月曰；＞皆年６ｉｃ化６３９本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊（光盘版）电子杂志社ＣＮＫＩ系列数据库中全文发布》规，并按《中国优秀博硕古学位论文全文数据库出版章程定旱雙相关权値。学位论文作者签名；未為今指导獅签名：都方化‘Ｊ日期：年ｆｃ月日日期：巧年６月日抑）３？StudyonthePerformanceofPolyanlineNanofibersanditsCarbonizationProductsADissertationSubmittedfortheDegree

4、ofMasterCandidate：LiJinyuSupervisor：Prof.SunYuhengChongqingJiaotongUniversity,Chongqing,China摘要超级电容器是一种介于传统电容器和电池之间的储能体系。近年来超级电容器作为一种新兴的电极材料受到社会的广泛关注。而聚苯胺所具有的合成过程绿色环保、制备所需原料来源广泛、合成工艺简便、制备成本低廉、拥有良好的电化学稳定性、较高的比电容等特性，被认为是一种极具发展潜力的超级电容器电极材料。而一维纳米材料，具有较高的比表面积、长径比，为聚苯胺充分发挥其优点提供了可能，因此聚苯胺纳米纤维的研究在电极材料

5、领域也具有重要的价值。本论文制备出了形貌良好的聚苯胺纤维，并在此基础上通过原位生长的方法，合成出PANI/AC复合材料。在此基础上，对聚苯胺的炭化温度进行了优化，并在优化后的炭化温度下对PANI/AC复合材料进行炭化。本文通过通过扫描电镜、热重分析、红外分析、XRD等表征手段对聚苯胺纤维、聚苯胺/活性炭复合材料、聚苯胺炭纤维炭化物进行形貌、复合量、表面官能团等的表征，并通过电化学工作站测试了聚苯胺及其炭化产物的电化学性能，还通过多次伏安循环考察了实验制备材料的循环寿命。本文通过对制备聚苯胺纤维的工艺流程进行优化，达到了聚苯胺纤维的可控制备。通过本文合成出的聚苯胺纤维具有较好的微观

6、形貌，其直径约为50~100nm，长度约为1~2μm。本文考察了聚苯胺纤维的电化学性能，测得所制备的聚苯胺纳米纤维的比容量为427.2F·g-1，已较为接近聚苯胺的理论比容量；在合成聚苯胺纤维的基础上本文又通过原位聚合的方法制备了聚苯胺/活性炭复合材料，算得PANI/AC-20，PANI/AC-50、PANI/AC-100复合材料的比容量分别为236.7F·g-1、201.3F·g-1、155.6F·g-1，循环20次后其比容量损失率分别为5.8%、5.5%、4.8%，说明复合材料兼具了高比电容（聚苯胺优点）、高循环寿命（活性炭）的特点。通过对聚苯胺炭化工艺流程进行优化，得出在7

7、00℃下聚苯胺保持了较高的比电容为103.53F·g-1。在该温度下对PANI/AC复合材料进行炭化，测得经炭化后的PANI/AC-20，PANI/AC-50、PANI/AC-100复合材料的比容量分别为70.6F·g-1、93.5F·g-1、154F·g-1，循环20次后比电容的衰减率分别为0.42%、2.67%、0.58%，说明炭化提高了聚苯胺/活性炭复合材料的循环寿命，实验还发现，尽管PANI炭化物的比容量低于AC，但在一定的复合比例下，即PANI/AC-100炭化物的比容