超级电容器用聚吡咯改性石墨复合电极材料的研究.pdf

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1、中文摘要本文采用膨化鳞片石墨方法制备膨胀石墨，采用氧化聚合法和原位聚合法分别合成了聚吡咯、聚吡咯／_膨胀石墨复合材料(PPy／EG)和聚吡咯／改性石墨复合材料(PPy／MG)。研究了以对甲苯磺酸(TSA)和过硫酸铵(APS)作为掺杂剂时，掺杂量、质量比例对复合材料的影响，并讨论了还原与复合的先后顺序对复合材料性能的影响。通过XRD、SEM、IR等测试方法对复合材料进行表征，采用循环伏安、恒流充放电、四探针和交流阻抗等测试方法对材料进行电化学性能测试。结果表明：掺杂剂的种类和用量对复合材料微观结构和电化学性能有较大的影响。与先盐酸肼还原

2、后复合方式相比，先复合后还原方式可以使PPy／EG复合材料的电阻降低，比电容值提高。对于以甲苯磺酸为掺杂剂制备的复合材料，当对甲苯磺酸最优加量为72．8％、最佳质量比为3：1时获得的复合材料通过循环伏安法在0．001V／s的扫描速率下测得的比电容值为420．4F／g，其组装的超级电容器在5mA／c；m2的充放电电流密度下比电容为27．62F馆。对于以过硫酸铵为掺杂剂制备的复合材料，当过硫酸铵最优加量为74．3％，最佳质量比为3：1时获得的复合材料通过循环伏安法在0．001V／s的扫描速率下测得的比电容值为458．7F儋，其组装的超级电

3、容器在5蛐气／cln2的充放电电流密度下比电容值为45．83F／g。通过与改性石墨按照一定比例复合，所得复合材料的导电性获得明显提高。相比较，以过硫酸铵为掺杂剂制备的复合材料中聚吡咯团簇在膨胀石墨表面、边缘以及片层之间，分布较为均匀，导电性能最优，因而具有更优异的电化学性能和良好的循环稳定性，更适合作为超级电容器电极材料。关键词：超级电容器；聚吡咯；改性石墨；复合材料；原位聚合法IIllllll)llllllllllllll))llllllllllllllllll；Y2122600景趟E鸱叼．士学位论文一⋯一AbstractInthi

4、spaper,theexpandedgraphite①G)waspreparedbyexpandingflakegraphitemethod．Polypyrrole，polypyrrole／expandedgraphitecompositesO'PymG)andpolypyrrole／modifiedgraphite(PPy／MO)compositesweresynthesizedbyoxidativepolymerizationandin-situpolymerization．Thep-toluenesulfonicacid(TSA

5、)andammoniumpersulfate(APS)asdopantswerestudied．Theeffectsofthetypeandamountofthedopedagent,massratioOnthepropertiesofcompositeswerestudied．Theorderofcompositeandreductionprocessesonthepropertiesofcompositeswerealsodiscussed．ThepreparedcompositeswerecharacterizedbyXRD，S

6、EMandIR，andtheelectrochemicalpropertiesweretestedbycyclicvoltammetry,galvanostaticcharge-discharge，four-pointprobeandimpedancespectroscopymethods．TheresultsshowthatthetypeandamountofthedopedagenthavegreatinfluenceOnthemicrostructureandelectrochemicalperformancesofcompos

7、ites．ThemethodofcompositebeforethereductionprocessCande．easetheresistanceofcompositesandincreasethespecificcapacitance．ForthecompositeswithTSAasthedopedagent,whentheoptimalamountofTSAis72．8％andtheoptimalmassratiois3：1，thespecificcapacitanceoftheobtainedcompositesis420．4

8、V／gmeasuredbycyclicvoltammetrymethodatthescanningrateof0．001V／sandthespecificcapacitanceoftheassembledsupereap