聚苯胺复合电极的制备及电化学性能研究.pdf

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1、第18卷第4期高分子材料科学与工程VOl.189NO.42002年7月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENINEERINl.2002聚苯胺复合电极的制备及电化学性能研究刘长久9唐建斌9钟胜奎9尚伟9刁汉明9姜吉琼(桂林工学院材料与化学工程系9广西桂林541004D摘要:以化学法合成导电聚苯胺9研究了氧化剂和掺杂剂以及反应温度和时间对聚苯胺的产率和电导率的影响G在确定的配方和工艺条件下9聚苯胺的合成产率为94%~电导率为5.6S/cmG将合成得到的聚苯胺掺杂导电粉体制备成高分子复合电极材料9在恒电流条件下进行充放电性能测

2、试G结果表明9开路电位和放电电位较高9在以4mA/cm2恒电流放电9终止电位为1.2V时9放电时间可持续16.519放电容量大G关键词:聚苯胺9电导率9产率9复合电极9电化学性质中图分类号:TB34文献标识码:A文章编号:1000-7555(2002D04-0108-04聚苯胺在众多的导电高分子聚合物中由于19反应停止后将反应液静置过夜~抽滤~洗涤~其原料易得~制备方法简便~良好的空气稳定烘干~研磨制得聚苯胺粉末G性~导电性~可逆的氧化还原性~光电转换性~非1.2聚苯胺的性能测试线性光学性~体积电位响应性~电致变色性而深1.2.1产率的测

3、定:试样在红外线干燥器中烘受研究者的重视9成为导电高分子材料的研究干至恒量后称量其质量G热点[1~8]聚苯胺的质量G产率=X100%苯胺单体的质量近年来9在对高性能新型电池进行开发研究中的一个重要方向是开发聚合物电池9而聚1.2.2电导率的测定:将聚苯胺粉末压片9用苯胺是一种极具应用前景的聚合物电极活性材万用电表测电阻9并按以下公式计算电导率料G然而9在目前所报道的聚苯胺二次电池中9(kD:大部分都是采用电化学法合成的聚苯胺9而且k=L/(R~SD大都是直接将合成时所用的衬底材料作为集电式中:R电阻9S样品的面积9L样极用于电池9这无疑会

4、增加电池的质量和成本G品长度G本文以化学法合成聚苯胺并与石墨粉复合9直1.2.3红外光谱的测定:采用KBr压片法9用接压制电极9工艺简单9成本显著降低9制备电ParagOn-500红外光谱光度仪测定其红外光极性能优良9具有很好的市场开发应用前景G谱G1.3聚苯胺复合电极的制备及性能测试1实验部分将聚苯胺粉末与石墨粉按一定比例混合91.1聚苯胺的合成在研钵中研磨至均匀混合9然后压制成条形电将5mL苯胺和10mL盐酸加入水中于三极9与Zn片组成电池9用DC-5型电池性能测颈瓶中搅拌制成均匀透明液体9在低温恒温槽试仪进行测试G充电流设定为400

5、mA/cm29充中控制恒温209缓慢地分批加入氧化剂过硫电至充电电压开始下降为止9放电电流为4酸铵9加入时间约30min9然后再搅拌反应3.52mA/cm9放电终止电压设定为1.2VG收稿日期:2002-01-049修订日期:2002-04-24基金项目:广西自然科学基金资助项目(0007019D作者简介:刘长久(1948D9男9教授.第1期刘长久等:聚苯胺复合电极的制备及电化学性能研究l09果见Fig.2G由Fig.2可知盐酸的用量对产率的影响不大电导率随盐酸用量的增大先增加后减少当盐酸的浓度为0.6mol/L时电导率最大也为5.65/

6、cm这是因为盐酸为质子酸既提供反应所需的pH值也以掺杂剂的形式进入聚合物主链当盐酸浓度增加掺杂率提高电导率增加当盐酸浓度过大时聚合过程中可能发生一些其它的副反应电导率反而下降所以盐酸的浓度为0.6mol/L时较为合适GFig.1Theeffectof(NH402S208concentrationonthe2.1.3温度对聚苯胺的电导率的影响:温度对electricalconductivityandyieldofPan合成反应有重要影响确定苯胺的浓度为0.28mol/L(NH1025208的浓度为0.22mol/L盐酸的浓度为0.6mol/

7、L反应时间为1h改变反应温度进行实验其结果见Fig.3G由Fig.3可知当温度较低时电导率和产率均较低当温度达到20C时电导率最大为5.65/cm产率也较高温度进一步增加时电导率有所下降故确定温度为20CGFig.2TheeffectofHclconcentrationontheelectricalconductivityandyieldofPan2结果与讨论2.1聚苯胺合成配方与工艺条件的确定制备聚苯胺的试剂配方和工艺条件对产物的产率和导电率有重要影响而产率的高低决定原料的利用率和聚苯胺制备电极的成本G同时作为电极材料使用的聚苯胺应具有

8、较好的Fig.3Theeffectoftemperatureontheelectricalcon-导电性G因此电导率和产率应作为确定制备聚ductivityandyieldofPan苯胺样品配