碳纳米管/聚苯胺空心球复合材料的制备与电化学性能

以无机材料Fe3O4为模板,将在碳纳米管(CNT)功能化后,包裹在模板表面,然后再将苯胺单体接枝在CNT表面,之后采用化学氧化法,将接枝于CNT表面的苯胺单体聚合成聚苯胺(PANI),从而制备CNT/PANI空心球复合材料。用傅立叶变换红外光谱、扫描电子显微镜对复合材料进行成分和形貌的表征。用循环伏安法、恒流充放电和循环寿命等电化学测试手段来表征复合材料的电化学性能。研究结果表明所制备的复合材料比容量可达到185F/g(有机电解液),高于同样条件下所制备的纯PANI和采用一般方法所制备的CNT/PANI复合材料的电化学容量(65F/g,152F/g),显示出良好的应用前景。     

聚苯胺/碳纳米管复合材料的制备及其电容性能研究

通过在多壁碳纳米管(MWCNTs)表面原位电化学聚合聚苯胺(PANI)制备聚苯胺/碳纳米管(PANI/MWCNTs)结构复合材料。用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)对制备的聚合物形貌进行了表征。结果表明,制备的PANI/MWCNTs复合材料具有纤维状结构。采用循环伏安法(CV)和计时电流法(CP)表征该复合材料的电化学性能。通过调控了碳纳米管的管径和聚苯胺的厚度,研究其对复合材料比电容的影响规律。实验结果表明,在恒电流充放电的电流密度为0.5 mA/cm²条件下,碳纳米管的管径为50 nm,聚苯胺循环沉积CV圈数为5圈时复合材料的比电容最大,达到147.6 F/g。以上研究为制备出新型结构的聚苯胺/碳纳米管超电容材料提供了科学指导和理论依据。     

碳纳米管/导电聚苯胺复合材料的制备及相互作用研究进展

综述了近年来通过原位聚合法和化学共价法制备碳纳米管/导电聚苯胺复合材料的最新研究进展,并且重点分析了碳纳米管、聚苯胺之间的相互作用.与原位聚合法相比,化学共价法制备的碳纳米管/导电聚苯胺分子间除了π-π相互作用外,还存在着强烈的化学键作用,能够显著提高导电聚苯胺的热稳定性,同时,导电聚苯胺可提高官能化碳纳米管的电化学氧化还原稳定性.     

合成扫速对聚苯胺/碳纳米管材料电容量性能的影响

采用循环伏安法在不锈钢上电化学制备碳纳米管/聚苯胺(CNTs/PANI)复合材料,并研究了不同扫速下(10、20、50、100、200mV/s)碳纳米管/聚苯胺复合材料的电化学性能。研究结果表明,复合材料中由于CNTs自身的大比表面积和强的导电率改善了复合物微观结构和导电性能,并且使聚苯胺更易电沉积到CNTs的表面形成核-壳结构,从而增加聚苯胺与电解液的接触机会。并且在扫速为20mV/s时生成的聚苯胺/碳纳米管膜具有导电率高,比容量大的电容性能,在22A/m2的电流密度下充放电测试,测其单电极比容量高达397F/g,远高于纯聚苯胺的比容量205F/g。     

二氧化锰氧化制备超级电容器用PANI-CNTs纳米复合材料

以二氧化锰(MnO2)作为氧化剂,采用化学原位聚合法在室温下制备得到聚苯胺-碳纳米管(PANI-CNTs,简称为M-PC)纳米复合材料,并采用SEM、XRD对PANI-CNTs复合材料的结构与性能进行了表征。用恒电流充放电技术测试了以其作为电极的超级电容器的电化学性能。恒电流充放电实验结果表明,在电流密度5mA.cm-2下单电极比容量达355F.g-1,1000次循环后比容量仍有189F.g-1。M-PC较以过硫酸铵(APS)为氧化剂制备的PANI-CNTs(简称为N-PC)具有更好的循环性能和更高的比容量。     

超级电容器用聚苯胺/有序介孔炭复合电极的性能

利用原位聚合法制备了聚苯胺/有序介孔炭复合材料.通过恒流充放电、循环伏安和交流阻抗测试考察了不同聚苯胺含量对聚苯胺/有序介孔炭复合材料电化学性能的影响.研究表明:与纯的有序介孔炭和聚苯胺相比,聚苯胺/有序介孔炭复合材料具有更高的比容量,良好的稳定性和充放电循环性能.当聚苯胺质量分数为60%,电流密度为0.1A·g-1时,比容量可以达到409F·g-1.     

超级电容器聚苯胺/活性中间相炭微球复合电极材料的研究

以具有高比表面积的活性中间相活性碳微球(a-MCMB)、苯胺(ANI)为主要原料,过硫酸铵为氧化剂,通过原位化学聚合法在a-MCMB表面沉积聚苯胺(PANI),首次制得纳米PANI/a-MCMB新型复合材料,通过XRD、SEM对样品的晶型结构和表面形貌进行表征,并将得到的复合材料组装成超级电容器,用循环伏安、交流阻抗、恒流充放电以及循环性能测试技术对该材料进行电化学测试。结果显示,在1MH2SO4溶液中,复合材料的比容量达到288.46F/g。     

聚苯胺/硫复合材料作锂二次电池正极的研究

采用在化学氧化聚合苯胺的反应介质中分散单质硫的方法制备了聚苯胺/硫复合材料,借助扫描电镜对样品的微观形貌进行表征,表明苯胺的聚合倾向于在单质硫颗粒表面进行,形成聚苯胺包覆良好的硫复合材料.通过恒电流充放电、循环伏安、电化学交流阻抗等电化学测试研究了聚苯胺原位包覆对硫电极电化学性能的影响.结果得出,聚苯胺对硫的包覆能显著地改善硫电极的电化学性能,当充放电电流密度为0.2 mA/cm2时,初始放电比容量高达1134.01 mAh/g,循环30次后放电比容量仍可达526.89 mAh/g.电化学交流阻抗谱研究表明,聚苯胺的包覆有助于锂硫电池交流阻抗的降低.     

太西无烟煤/聚苯胺复合电极材料的制备与性能研究

将苯胺单体引入太西无烟煤的微纳米孔隙及芳香层片中,原位聚合制备出太西无烟煤/聚苯胺复合材料,其电导率稳定在101 S·m-1数量级.分别用SEM和FTIR对其微观形态和化学结构进行了表征,用电阻仪和电化学工作站对其电化学性能进行了表征,结果发现:无烟煤/聚苯胺复合材料表面附着大量微纳米级聚苯胺小颗粒.无烟煤与聚苯胺间发生了较强的化学键合和氢键结合.当无烟煤与苯胺质量比为1/2时,得到的复合材料电导率最高,为72.5 S·m-1,单极比电容为130.72 F/g,且兼有法拉第准电容和双电层电容特征.     

复合电极中聚苯胺含量对超级电容器电化学性能的影响

采用原位复合法和界面聚合法分别制备了纤维状的聚苯胺/乙炔炭黑复合材料和聚苯胺,讨论了复合电极中聚苯胺含量对超级电容器电化学性能的影响。研究表明,复合电极材料中聚苯胺的含量不是影响其电化学性能的决定性因素。聚苯胺/乙炔炭黑复合电极(直径约200nm)在5mA/cm2和1mol/L的H2SO4溶液中首次充放电单电极比电容高达432F/g,该值比聚苯胺含量高的复合电极和直径相近纯聚苯胺电极的单极比电容值354和416F/g都高。     

纤维素纳米纤丝-还原氧化石墨烯/聚苯胺气凝胶柔性电极复合材料的制备与性能

利用高长径比的纤维素纳米纤丝（CNF）与片层结构的氧化石墨烯（GO）形成的CNF-GO复合水凝胶经抗坏血酸还原制备出CNF-还原氧化石墨烯（rGO）复合水凝胶材料。通过冷冻干燥法得到CNF-rGO复合气凝胶,并进一步通过苯胺单体在CNF-rGO复合气凝胶的孔道内原位聚合制备出CNF-rGO/聚苯胺（PANI）气凝胶柔性电极复合材料。研究了不同苯胺、CNF和GO的质量比对CNF-rGO/PANI气凝胶柔性电极复合材料的结构形貌和电化学性能的影响。结果表明,苯胺原位聚合后所得CNF-rGO/PANI复合气凝胶仍具有紧密的三维多孔网络结构。与rGO/PANI气凝胶电极复合材料相比,CNF-rGO/PANI气凝胶电极复合材料具有更理想的电容行为。当CNF与GO质量比为60∶40,PANI添加量为0.1 mol时,CNF-rGO/PANI气凝胶电极复合材料比电容可达85.9 Fg-1,且其电化学性能几乎不受弯曲程度的影响,展现出了良好的柔韧性和电化学性能。      

一步法合成具有优异循环性能的聚苯胺纳米线/自支撑石墨烯复合材料

研究采用一步电化学剥离和电沉积法,在含Na₂SO₄、HCl与苯胺(An)单体的混合溶液中,以柔性石墨纸为原料,利用电场条件下电解液离子定向迁移和苯胺单体的电聚合制备聚苯胺纳米线/自支撑石墨烯(PANI/SGr)复合材料。更具活性的新生SGr与PANI结合,显著提高了PANI/SGr复合材料的稳定性。PANI呈纳米线状均匀分布在SGr上,形成的三维网络结构所呈现出的孔隙促进了电解液离子扩散到复合材料的内部结构中。将PANI/SGr复合材料作为超级电容器电极材料进行电化学测试,2 mV·s?1的扫速下获得的比电容为453 F·g?1。在0.5~10 A·g?1的电流密度范围内,PANI/SGr复合材料倍率性能达73.1%。在1 A·g?1的电流密度下PANI/SGr复合材料经10000次充放电之后的循环稳定性仍高达87.3%。这表明PANI/SGr复合材料具有良好的电容性能和优异的循环稳定性,有望作为超级电容器电极材料。      

交联网状聚苯胺/多壁碳纳米管复合物的合成及电容性能

以樟脑磺酸为掺杂酸,过硫酸铵为引发剂,丁二酸二异辛酯磺酸钠为表面活性剂,通过简单的化学氧化法成功地制备出具有交联网状结构的聚苯胺(PANI),并通过原位聚合法获得了聚苯胺/多壁碳纳米管(PANI/MWCNT)复合物。形貌分析结果表明,交联结构的PANI成功地包覆在MWCNT表面。电容性能测试结果显示,当电流密度为0.5 A/g时,PANI/MWCNT复合物的比电容高达639.7 F/g,较纯PANI的比电容(498.7 F/g)有显著提高。在5.0 A/g的电流密度下,经1000次充放电循环后,PANI/MWCNT复合物的电容仍保持为初始值的77.2%,而纯PANI的电容保持率仅为65.1%,表明MWCNT的引入能够较好地改善PANI的电化学稳定性。     

超级电容器用聚苯胺／活性炭复合电极的研究

通过循环伏安法在多孔活性炭表面沉积了聚苯胺膜,并采用扫描电子显微镜、交流阻抗潜以及恒电流允放电技术对聚苯胺、活性炭和聚苯胺/活性炭复合电极进行了研究.结果显示:聚苯胺在活性炭表面形成一层由多孔网状结构组成的均匀的膜.聚苯胺/活性炭复合电极比活性炭电极具有更高的容量,同时比聚苯胺电极具有更好的循环稳定性.聚苯胺/活性炭复合电极的比电容为587F/g,而活性炭电极仅为140F/g.在50次充放电循环后,聚苯胺电极比电容从513降至334F/g,而聚苯胺/活性炭复合电极从415F/g下降为383F/g.     

三维聚苯乙烯/聚苯胺/石墨烯复合微粒的制备及电化学性能

为扩展石墨烯的宏观应用,制备性能优异的三维聚苯乙烯/聚苯胺/石墨烯(PS/PANI/graphene)复合微粒具有重要意义.以聚苯乙烯微粒为模板,通过2种浓度苯胺单体的原位生长得到2种聚苯乙烯/聚苯胺复合微粒,再利用氧化石墨烯与苯乙烯/聚苯胺微粒间的静电、共轭相互作用制备三维PS/PANI/graphene复合微粒.利用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)对其微观形貌、结构进行表征,利用电化学测试对三维复合微粒电化学性能进行测试.结果表明,复合材料保持了聚合物微粒的基本形貌,具有三维结构,并有优异的比电容(578 F/g)和循环稳定性(循环900次,容量保持81.5%),其电性能远优于单纯石墨烯和聚苯胺.     

接枝聚合聚苯胺/CeO2-COOH复合材料的性能及聚合机制

对二氧化铈(CeO2)进行羧基化改性得到羧基化二氧化铈(CeO2-COOH),并与苯胺(An)接枝聚合得到核壳结构聚苯胺/二氧化铈复合材料(PANI/CeO2-COOH)。采用红外光谱、X射线光电子能谱、X射线衍射、热重分析、扫描电子显微镜及旋转圆盘电化学测试技术分析材料的结构及性能。结果表明,CeO2-COOH的CeIII/CeIV的比值接近1,具有较高的表面氧空位;PANI/CeO2-COOH中PANI接枝效果较好,而且与纯PANI结构相同;CeO2-COOH与PANI之间通过价键接枝形成的PANI/CeO2-COOH复合材料起始分解温度在228℃左右,且在200~600℃内的分解速率较慢,表现出较好的热稳定性;在1mol/LH2SO4中对电极进行循环伏安和恒电流充放电测试,PANI/CeO2-COOH复合材料电极不仅具有良好的峰对称性和最高阳极峰电流,而且还具有较好的电容性能,当电流密度为0.5A/g时,比电容达到149.5F/g。     

碳纳米管/聚苯胺化学修饰电极的制备及其对抗坏血酸的检测

通过恒电压沉积法将纳米金属镍沉积于石墨电极表面, 经化学气相沉积法在石墨电极表面原位生长出碳纳米管(CNTs), 通过电化学聚合法在CNTs表面原位聚合聚苯胺, 从而获得化学修饰电极。采用扫描电子显微镜对所得电极形貌结构进行表征, 并研究CNTs与PNAI复合电极对抗坏血酸(AA)的检测效果。研究结果表明: 制备的CNTs都能均匀地生长在石墨电极表面, 纳米中空管状结构都保持完好; PANI均匀地包覆在CNTs管壁上, 复合材料呈现出典型的三维网状结构。所制备的CNTs/PANI修饰电极对AA具有良好的电化学响应, 其中管径较小CNTs的修饰电极对AA的电化学响应更强: 具有更宽的检测范围和更低的检出限。其检测线性范围为1.0×10^-6~4.5×10^-4 mol/L, 检出限为1.0×10^-7 mol/L (S/N = 3)。且具有良好的稳定性、重复性和可靠性。