镧离子电化学掺杂聚苯胺薄膜电极及其电容性能

采用循环伏安法(CV)制备了聚苯胺(PANI)和掺杂镧离子的聚苯胺(PANI/La~(3+))薄膜电极。利用傅里叶红外光谱、X射线衍射、场发射扫描电镜和X射线能谱仪对其结构和形貌进行了分析。通过循环伏安、恒流充放电(CP)及交流阻抗(EIS)等测试其电化学性能。结果表明,在0.5mol/L H_2SO_4电解液中,当电流密度为5mA/cm~2时,掺杂镧离子的聚苯胺比电容相对聚苯胺薄膜电极提高了100F/g,且镧离子掺杂后的聚苯胺循环稳定性明显改善。     

RuO2/聚吡咯复合电极的制备及性能

通过热分解法及电化学聚合法的复合工艺制备了RuO2/聚吡咯(PPy)电极材料。使用涂覆热分解法于260℃热处理3h制备得RuO2薄膜,通过电化学聚合法把PPy粒子沉积在RuO2薄膜上。XRD表明该复合物为非晶相;红外光谱测试揭示了相对应离子结合在复合物中;SEM揭示了PPy粒子的增长规律。循环伏安及恒流充放电测试了该复合电极的电化学性能。沉积时间<25min时,复合电极的电容量与沉积时间呈递增关系;沉积时间>25min时,复合电极的电容量与沉积时间呈递减关系。复合电极的比电容则随沉积时间的增加而减小。沉积时间为25min时,其比电容为471F/g。RuO2/PPy电极循环稳定性较好。     

纳米结构聚苯胺和聚吡咯电活性的对比研究

采用简单的电化学聚合方法在FTO导电玻璃表面制备了纳米结构的聚苯胺(PANI)和聚吡咯(PPy),用扫描电镜(SEM)图和电化学循环伏安法分析了两种聚合物薄膜的形貌和电催化活性,结果表明,两种聚合物纳米形貌的不同导致了其电活性的差异。PANI内部颗粒状紧密层和外部蓬松网状疏松层的结构显著增大了膜的比表面积,相比PPy具有更好的电催化活性和更高的电池效率。     

涂覆热分解与电化学聚合法制备聚苯胺/RuO2复合电极材料

通过涂覆热分解法并结合电化学聚合法制备得到聚苯胺(PANI)/RuO₂电极材料。使用涂覆热分解法于260℃热处理3 h制备RuO₂薄膜, 通过电化学聚合法将PANI粒子沉积在RuO₂薄膜上, 并在80℃加热12 h。采用XRD分析PANI/RuO₂复合物晶相, 采用SEM观察PANI/RuO₂复合电极材料的形貌变化。利用循环伏安及恒流充放电测试了该复合电极的电化学性能。结果表明, PANI沉积时间为25 min, 该PANI/RuO₂复合电极的最大电容量为9.72 F, 比电容为452 F·g^-1, 充放电曲线体现了较低的电压降、等效串联电阻及良好的充放电性能。经1000次循环伏安后, 其比电容损失约为11%。     

1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐离子液体中采用电化学法合成聚苯胺薄膜及其耐蚀性

为了进一步扩大质子交换膜燃料电池(PEMFC)的实际应用,提高其双极板的耐腐蚀性能至关重要。在不锈钢基体上电化学沉积导电聚苯胺(PANI)薄膜,有可能满足PEMFC对导电性和耐蚀性的要求。前人关于电化学合成PANI主要集中在硫酸、高氯酸等水溶液体系,鲜见离子液体中采用电化学法合成聚苯胺薄膜及其耐蚀性的研究。本工作以1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐(EMIES)离子液体作为聚合反应电解质,采用循环伏安法在316L不锈钢(SS)表面电化学合成PANI薄膜,制备了PANI/316L SS复合材料双极板。用红外光谱、拉曼光谱、紫外可见光谱、X射线光电子能谱和扫描电子显微镜对PANI膜进行结构表征,用开路电位、极化曲线和电化学阻抗谱研究PANI/316L SS腐蚀性能。结果表明:PANI具有中间氧化态结构,EMIES离子液体的阴离子(CH3CH2SO4-)和乙二酸的阴离子(HOOC-COO-)作为"对阴离子"在PANI共轭分子链中发生了共掺杂。本工作在316L SS表面获得了平整致密的PANI薄膜。与316L SS裸金属相比,PANI/316L SS的腐蚀电位E0提高0.2～0.4 V,腐蚀电流密度I0降低一个数量级,PANI薄膜使316L SS耐腐蚀性能显著增强。     

ITO表面PANI纳米纤维膜的电化学聚合与表征

以盐酸为掺杂剂,采用循环伏安和恒电位2种电化学聚合法在氧化铟锡(ITO)表面制得导电性良好的纳米纤维状聚苯胺(PANI)薄膜,对ITO和PANI薄膜进行表征。研究表明,在ITO电极表面,苯胺循环伏安电聚合行为电位扫描速率和循环次数增加,对应的氧化-还原峰电位差增加,PANI氧化还原可逆性变差;恒电位聚合过程中,苯胺单体浓度对其在ITO表面聚的合诱导期有显著影响,当盐酸和苯胺浓度均为0.1mol/L,扫描速率为20mV/s,恒电位为0.9V时,制得的PANI膜的厚度为3.47μm,电导率最大达到49.48S/cm,性能较好。     

MEMS超级电容器用聚吡咯/炭材料复合膜电极的制备及其性能

采用电化学沉积工艺,在MEMS超级电容器的三维结构集流体上制备出聚吡咯(PPy)、聚吡咯/碳纳米管(PPy/CNT)、聚吡咯/石墨烯(PPy/GR)三种类型的膜电极。采用SEM对三种膜电极进行形貌观察,采用循环伏安、交流阻抗、恒电流充放电和循环充放电研究三种膜电极的电化学电容性能。结果表明,复合电极的微观结构稳定,复合薄膜和集流体之间的结合力大;基于三种膜电极的MEMS超级电容器电容量依次增大,阻抗依次减小,放电电流为1 mA时,比电容分别达到7.0、8.0、8.3 mF/cm2,经过5 000次恒流充放电循环后,电容器的比电容分别保持了原来的72.9%、85.0%和89.2%。在PPy电极中引入CNT或GR后,MEMS超级电容器的电化学和膜电极结构稳定性可得到明显改善。     

GOD/PPy/GC电极的电化学性能研究

采用电沉积法在玻碳(GC)电极表面合成纳米级聚吡咯(PPy),通过扫描电镜得到PPy的形貌。以PPy为载体,通过吸附法固定葡萄糖氧化酶(GOD),得到GOD/PPy/GC电极。利用循环伏安法对GOD/PPy/GC电极的电化学行为进行分析,结果表明,以PPy为载体可以很好地固定GOD并保持其生物活性。在0.1mol/L磷酸盐缓冲溶液中,无任何电子媒介体存在时,GOD/PPy/GC电极显示了很好的电催化性能。     

聚苯胺/改性石墨电极的制备及电容性能研究

采用恒电流法、脉冲电流法、循环伏安法及自聚合法4种聚合方法将聚苯胺(PANI)沉积在改性石墨(MGE)上,制备了PANI/MGE复合电极。利用扫描电镜和红外光谱对PANI/MGE的微观形貌和分子结构进行表征;利用循环伏安法、恒电流充放电及电化学阻抗谱测试研究PANI/MGE的电化学性能。结果表明:脉冲电流法聚合所得PANI/MGE具有最高的单位面积电容量和良好的倍率特性,放电电流为10mA/cm2时,比电容可达3.35F/cm~2;在-0.2~0.8V区间内具有良好的电容性能,且经1000次扫描后,循环电容保持率为82.64%,可以用作赝电容器的电极材料。     

MEMS超级电容器膜电极材料的表面改性

为了改善MEMS超级电容器膜电极的致密性,通过在聚吡咯(PPy)中引入苯磺酸钠(BSNa)和氧化石墨烯(GO)表面改性功能薄膜,实现聚吡咯薄膜在MEMS超级电容器三维微结构上的均匀沉积.借助扫描电镜(SEM)、循环伏安测试(CV)、交流阻抗谱测试(EIS)、恒流充放电测试(CP)等手段对表面改性后的样品进行电化学性能测试.结果表明:当吡咯单体(Py)与BSNa摩尔比为1∶2,GO含量为0.4%时,在-0.4~1.0 V电压范围内,以100 m V/s速率扫描56圈,PPy薄膜的致密性最佳;表面改性可以在很大程度上减轻PPy颗粒的团聚,使得聚合后的PPy分子链排布紧密,形成了规整的网状立体结构;在放电电流为2 m A时,比容量可以达到13.3 m F/cm2,MEMS超级电容器的电化学性能得到改善.     

分形结构聚吡咯膜的界面聚合与电容特性表征

以Fe Cl3为氧化剂,通过界面聚合手段,制备了具有三维分型结构的聚吡咯(PPy)薄膜材料。研究在不同聚合温度下得到PPy薄膜的差异,并通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱以及循环伏安曲线进行结构和性能的表征。结果表明,聚合温度在0~30℃内对PPy分子结构影响不大,但对分子堆积的微结构作用明显;升高聚合温度,PPy比电容下降;聚合温度为0℃时,在1 mol/L Na NO3电解液中,扫描速率为50 m V/s时,PPy电极比电容为448.2 F/g,循环1000次后保持87.3%。     

含不同比例水有机聚合液中制备的聚吡咯电极的电化学性能研究

在0.1mol/LPy+0.1mol/LLiClO4的碳酸丙烯酯溶液(PC)中添加不同比例的水(0、1%、2%、3%、4%(体积分数)),通过电化学恒电流法在Pt微电极上制备了聚吡咯(PPy)电极。采用循环伏安、交流阻抗、恒电流充放电及扫描电镜(SEM)等方法对不同含水比例聚合液中得到的PPy进行电化学测试及形貌分析。结果表明,聚合溶液中水的添加能够降低聚合电势,改善聚吡咯电极的电化学性能,含水比例1%条件下得到的PPy电极性能相对最好,表现出良好的反应可逆性,循环稳定性,较高的充放电效率。     

循环伏安法制备十二烷基苯磺酸掺杂聚苯胺纳米纤维的聚合过程

采用循环伏安法在镀金聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜上聚合了十二烷基苯磺酸(DBSA)掺杂的聚苯胺(PANI)膜,对比研究了PANI聚合过程中不同时刻的循环伏安特性、微观形貌和交流阻抗特性。结果表明,在DBSA溶液中,PANI循环伏安法聚合过程可以分为工作电极表面异相成核、晶核径向生长和纤维横向生长3个阶段。在聚合初期,异相成核需要在一个较高的电位下进行,一旦成核,聚合可以通过晶核引发自催化成膜反应在较低的电位下迅速进行。为了获得性能较好的PANI膜,循环伏安法电位上限应大于0.8V。     

聚苯胺的电化学制备及电容特性

在硫酸介质中以苯胺为单体,采用循环伏安法(CV)合成了聚苯胺(PANI)。利用红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)等手段对其结构和形貌进行了表征。在2 mol/L KOH电解液中,对合成的聚苯胺粉末构成的电极进行了循环伏安、恒流充放电(CP)及交流阻抗(EIS)等电化学性能测试。结果表明,电化学合成硫酸掺杂的PANI有良好的结晶性并呈现出纳米棒的结构,电流密度为20mA/cm2时,PANI电容器的比电容高达421.11 F/g,是一种具有优良应用前景的超级电容器材料。     

聚吡咯/壳聚糖复合导电材料制备及其性能研究

电极材料是电容法去离子(CDI)技术的核心。为了提高聚吡咯(PPy)的吸附容量、电化学稳定性及其使用寿命,将壳聚糖(CS)和PPy复合制得PPy/CS复合导电材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)和循环伏安法(CV)对PPy/CS复合导电材料进行表征。重点考察了氧化剂、CS、PPy及掺杂剂的用量对复合材料性能的影响规律。结果表明:PPy与CS结合形成了性能优良的导电聚合物复合材料;以三氯化铁(FeCl3)为氧化剂制得的PPy/CS复合导电材料性能更优,比电容达到0.46F/cm2;PPy/CS复合导电材料最佳制备参数为:CS用量1.5g、PPy用量70μL、FeCl3用量25mL、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)用量50mL。     

PPy/MWNTs/GO复合材料的制备与电化学性能研究

以吡咯为单体,多壁碳纳米管和氧化石墨烯为模板,过硫酸铵为氧化剂,采用原位化学聚合法制备了聚吡咯/多壁碳纳米管/氧化石墨烯(PPy/MWNTs/GO)复合材料.利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射谱(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安法(CV)和电化学交流阻抗谱(EIS)对制备复合材料的结构、微观形貌和电化学性能进行了研究,探讨了多壁碳纳米管/氧化石墨烯比例、吡咯用量对复合材料电容性能的影响.研究结果显示,PPy/MWNTs/GO复合材料具有较大的比电容和良好的循环稳定性,且具有较小的电荷转移电阻,接近于理想的超级电容器用电极材料.     

聚苯胺/二氧化硅复合薄膜的制备及其防腐性能

采用电化学辅助自组装法(Electrochemically assisted self-assembly,EASA)在304不锈钢(304SS)电极上制得二氧化硅(SiO_2)薄膜,然后以循环伏安法(CV)在其上制得了具有防腐性能的聚苯胺/二氧化硅(PANI-SiO_2)薄膜。通过透射电镜(TEM)研究了SiO_2薄膜的孔径,采用扫描电镜(SEM)研究了复合薄膜的形貌,采用Tafel极化曲线、电化学交流阻抗(EIS)研究了复合薄膜在5%氨基磺酸(SA)溶液中的耐蚀性能。结果表明:制得的SiO_2孔径约为2.5nm,相对于聚苯胺,复合薄膜排列较为规则,具有较高的腐蚀电位(-0.248 V)和较低的腐蚀电流密度(1.505×10~(-5) A·cm~(-2))。     

Co~(2+)掺杂聚苯胺复合薄膜的电化学合成及抗腐蚀性能的研究

在含有苯胺(PANI)、硝酸(HNO3)和硝酸钴[Co(NO3)2·6H2O]的溶液中,采用循环伏安法(CV)在不锈钢基底表面制备PANI/Co2+复合薄膜。利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)等手段对其结构和形貌进行表征。在0.5mol/L H2SO4中,通过循环伏安测试(CV)、交流阻抗(EIS)、塔菲尔(Tafel)曲线对PANI/Co2+复合薄膜的耐腐蚀性能进行了研究。结果表明,不锈钢表面覆盖掺杂态聚苯胺膜后,其腐蚀电位比纯聚苯胺膜时提高,可以显著降低腐蚀电流密度,并且Co2+浓度会影响掺杂态膜的耐腐蚀性。     

聚苯胺电容器在水系电解液中的性能研究

采用化学氧化聚合制备了十二烷基苯磺酸(DBSA)掺杂的导电聚苯胺(PANI)材料,采用恒流充放电、循环伏安和交流阻抗技术研究了以其作为电极材料的超级电容器在中性、酸性和碱性水系电解液中的性能.结果表明:电流密度为6mA/cm2时聚苯胺电容器在酸性电解液(1mol/LH2SO4)中容量高达108.4F/g、循环性能好,在中性电解液中性能稍差.     

聚合时间对Ag/PPy超级电容器的电化学性能影响

采用电化学技术制备出了银(Ag)/聚吡咯(PPy)(Ag/PPy)作为电容器的电极材料。采用元素分析、充、放电曲线、循环伏安法和SEM等技术研究了聚合膜的表面形貌、元素组成和电容性能。结果表明,氯元素以ClO_4~-的形式成功的掺杂到PPy聚合链中。比较了所制备的3种Ag/PPy超级电容器的质量比电容和能量密度的变化,结果发现,当充、放电电流密度为0.001A/cm~2时,Ag/PPy(10th)的充放电时间最长,说明其储电能力最好;当其增大到0.003A/cm~2时,Ag/PPy(3rd)、Ag/PPy(1st)质量比电容分别下降了24.5%和43.3%。测试了该物质在0.2mol/L H_2SO_4的循环伏安曲线,发现Ag/PPy(10th)膜氧化还原电流最大,说明Ag/PPy(10th)容纳电荷的能力最强,电化学性能最好。