快速電沉積制備PANI納米材料及其電化學特性研究.pdf

1、摘要電化學電容器，具有功率密度大，循環(huán)充放電次數高，性能穩(wěn)定，免維護等特點。作為一種新型的電能存儲裝置，由于其巨大的使用價值，吸引了人們廣泛的研究。其中以碳基材料為電極的雙電層電化學電容器已經實現實用化，具有更大比電容的法拉第電化學電容器的實用化也在進行中。本文重點研究了導電聚苯胺作為法拉第電化學電容器電極的特性，并進行了實用化研究。采用不同的合成方法，制備出不同納米形貌的聚苯胺電極，通過伏安循環(huán)法，交流電阻抗法，恒定電流充放電法等對電

2、極進行電化學測試，以檢驗電極的性能。首先，采用分部的恒定電流法，以導電ITO為基底，制備了納米葉狀聚苯胺薄膜電極。由于電極材料的納米形貌，使得聚苯胺能與電解質充分浸潤，充分利用材料的儲電能力。對電極進行1～g的恒定電流充放電測試，計算所得數據顯示聚苯胺電極具有829F儋的比電容。此外，即使在較大的電流密度下(30她)，電極的比電容也在536F儋左右，顯示了薄膜電極具有較快的氧化還原態(tài)轉變響應。以納米葉狀聚苯胺的制備方法為基礎，改變聚合條

3、件，進一步以不銹鋼為基底，制備出具有直徑約為100m，膜厚65um左右的三維網狀納米纖維聚苯胺電極。對電極進行1～g電流密度下的充放電測試，計算數據表明電極具有317F儋的比電容值，O33F／cm2的面積比電容。由此，使得制備實用化的高比電容法拉級電容器成為可能。此外，由于采用不銹鋼為導電基底，使得電極在酸性電解質中具有較好的耐用性。采用上述納米纖維聚苯胺電極(單片電極面積為6cIn2)組裝成對稱式電容器。通過對電容器進行的一系列電學測

4、試所得數據的計算表明：電容器的電容值達法拉數量級，電容器內阻為18Q，在不同頻率下具有極好的電容特性。在30mA的充放電電流下，1000次充放電后電容器電容值下降至原來的89％。由此表明以納米纖維聚苯胺為電極的電容器具有較好的電學性能及一定的實際使用價值。關鍵詞：電化學電容器納米纖維聚苯胺三維網狀結構比電容面積比電容目錄摘要IAbs眥tII目錄III第一章緒論l11引言112電化學電容器的結構、分類及原理4121電化學電容器的結構412

5、2雙電層電化學電容器5123法拉第電化學電容器713聚苯胺簡介9131聚苯胺的化學合成9132聚苯胺的電化學合成9133聚苯胺的分子結構10134聚苯胺的摻雜ll135聚苯胺的導電機理12136聚苯胺的特性及應用1214本文的選題依據、研究思路及具體工作13141本文的選題依據14142本文的研究思路14143本文的具體工作14第二章測試方法及原理1521場發(fā)射掃描電子顯微鏡FESEM1522電導率測試1523電化學測試17231測試裝

6、置l7232伏安循環(huán)測試18233交流阻抗測試l9234恒定電流充放電測試22235多次充放電測試2224對電容器進行的測試一23241對稱式電化學電容器的等效電路圖23242測試內容23第三章納米葉狀聚苯胺薄膜電極的快速電沉積制備及其電化學性能2431引言2432試劑，原料和實驗裝置2533制備過程一2534生長機制一2635電極的電學性能測試。26351伏安循環(huán)測試26352恒定電流充放電測試27353交流電阻抗測試2836本章小結