【摘 要】
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清洁和可再生能源的储能和转化对21世纪的社会发展至关重要。电化学电容器作为一种典型的能量存储和转换设备具有高功率密度,长寿命和良好的脉冲充放电特性等许多优点,具有广泛的应用。另一方面,利用另一种清洁和可再生能源—太阳能进行水蒸发则可为解决全球水资源短缺问题提供了机会。聚吡咯（PPy）因其高电导率、高稳定性、易于合成以及宽谱吸收等众多优点,因此,被认为是最有前途的导电聚合物之一。凝胶状聚吡咯因耦合了
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清洁和可再生能源的储能和转化对21世纪的社会发展至关重要。电化学电容器作为一种典型的能量存储和转换设备具有高功率密度,长寿命和良好的脉冲充放电特性等许多优点,具有广泛的应用。另一方面,利用另一种清洁和可再生能源—太阳能进行水蒸发则可为解决全球水资源短缺问题提供了机会。聚吡咯（PPy）因其高电导率、高稳定性、易于合成以及宽谱吸收等众多优点,因此,被认为是最有前途的导电聚合物之一。凝胶状聚吡咯因耦合了凝胶材料质轻、多孔、比表面积大等优点以及聚吡咯的特性,在超级电容器、太阳能水蒸发等能源储存和转化方面展现出突出的应用潜力。目前,该研究领域虽已取得了一定的发展,然而如何采用简易方式,获得新颖的水凝胶;如何通过掺杂,增大电导率、比电容以及太阳能水蒸发速率等仍是人们关心的重要问题。基于此,本论文主要开展以下工作:（1）以吡咯和铝试剂（ATA）为原料,氯化铁为氧化剂,通过调控实验条件,获得了一类ATA掺杂的聚吡咯水凝胶（PPY/ATA）,并考察了其电化学性能。研究结果表明,PPY/ATA水凝胶电导率可以高达10.1 S/cm;该凝胶作为三电极测试体系电极材料时,当电流密度为0.2 A/g,比电容高达1209 F/g,约为普通PPY（540 F/g）的2.2倍;双电极测量体系中,当电流为0.2 A/g时,比电容为680 F/g,也远大于普通的PPY。上述表明ATA的加入增强了聚吡咯水凝胶的电化学性能。（2）以吡咯和1,2,3,4-丁烷四羧酸（BTA）为原料,氯化铁为氧化剂,通过改变实验条件获得了另一类聚吡咯水凝胶（PPY/BTA）,并考察了其太阳能水蒸发能力。研究结果表明,PPY/BTA水凝胶具有高水含量（95.7%）、低热导率(0.25W·m-1·K-1)和快速的水传输等优点,在1个模拟太阳光下,水蒸发速率可达1.9kg·m-2·h-1,约为普通PPY的1.55倍,显示出高效太阳能水蒸发性能。该凝胶还可用于蒸发海水、甲基橙（MO）染料和Ag-NPs废水,蒸发速率分别为1.6kg·m-2·h-1、1.85 kg·m-2·h-1、1.89 kg·m-2·h-1,展现了良好的应用前景。（3）以吡咯和碳纳米管（CNT）为原料,氯化铁为氧化剂,通过优化实验条件,合成了聚吡咯/碳纳米管（PPY/CNT）水凝胶,并探究了该复合凝胶的太阳能水蒸发性能。研究结果表明,引入CNT合成的PPY基水凝胶在一个模拟太阳光照射下,太阳能水蒸发速率高达2.84 kg·m-2·h-1,是未加CNT合成的PPY基水凝胶(1.22 kg·m-2·h-1)的2.3倍,为如何提升PPY基水凝胶材料的太阳能水蒸发速率提供了新思路。PPY/CNT水凝胶同时也展示出高效的废水（甲基橙和纳米银溶液）再生能力和海水淡化能力,预期在水净化和再生中具有潜在的应用价值。
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