论文部分内容阅读
超级电容器是一种新型的储能器件,其性能主要取决于电极材料。为了开发高性能的超级电容器电极材料,本文采用多种方法制备了聚吡咯/二氧化锰/石墨毡复合材料(PPy/MnO2/GF)、聚苯胺/二氧化锰/石墨毡复合材料(PANI/MnO2/GF)以及钴酸镍/聚苯胺/石墨毡复合材料(NiCo2O4/PANI/GF),并对复合材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征。1、采用一步电化学法制备了PPy/MnO2/GF,考察了电解液中Mn2+浓度对所制备复合材料电化学性能的影响。当Mn2+浓度为50 mmol L-1时,所制得的复合材料PYMG50具有最高的比电容,而且其比电容远大于MnO2/GF和PPy/GF,这是由Mn02和PPy的协同作用引起的。2、采用脉冲电沉积法制备了PPy/MnO2/GF,考察了脉冲参数对所制备复合材料形貌和电化学性能的影响。采用反向脉冲电沉积制备的复合材料PYMG-p-3具有孔隙,其形貌与另外两者不同。而且PYMG-p-3的比电容最大,这可能是因为孔隙有利于电解液离子与活性物质的接触,从而提高材料的电容性能。3、通过化学氧化还原法制备了PPy/MnO2/GF,考察了反应温度对所制备材料结构形貌的影响。随着温度的升高,复合材料中PPy/MnO2的形态由“纳米花”向网状结构转变。而且50℃下制备的PYMG-HT比电容最高,这是由于其独特的网状结构有利于电解液离子与活性物质的接触,从而提高材料的电化学性能。4、分别采用分步电化学法和一步电化学法制备了PANI/MnO2/GF。分步电化学法制备的PAMG-t中MnO2是以纳米颗粒形态沉积在PANI上并有部分进入PANI层间,0.5 A g-1电流密度下其比电容为629.4 F g-1；一步电化学法制备的PAMG-o中PANI/MnO2是以片层形态沉积到GF纤维上,0.5 A g-1电流密度下其比电容为575.3 F g-1。5、采用脉冲电沉积法制备了PANI/MnO2/GF,考察了脉冲参数对所制备复合材料形貌和电化学性能的影响。采用反向脉冲电沉积法制备的复合材料PAMG-p-3的形貌与另外两者不同,PANI/MnO2是以致密的纳米颗粒形态沉积在GF表面的。而且PAMG-p-3的比电容最高,这可能是因为PANI/MnO2的纳米颗粒形态,有利于电解液离子与活性物质的接触,从而提高材料的电容性能。6、通过化学界面法制备了PANI/MnO2/GF,考察了反应温度对所制备材料结构形貌的影响。随着温度的升高,复合材料中PANI/MnO2的形态由结块向多孔亚微球转变。而且50℃制备的PAMG-HT比电容最高,这可归因于PANI/MnO2的多孔结构,而且分散度较高,有利于电解液与活性物质的接触,进而提高材料电化学性能。7、采用电化学沉积结合热处理的方法制备了NiCo2O4/PANI/GF和NiCo2O4/GF两种复合材料。NiCo2O4/PANI/GF中NiCo2O4/PANI呈现片状形态,其中还夹杂着纳米颗粒；NiCo2O4/GF中NiCo2O4呈现纳米颗粒状,部分位置发生了团聚。NiCo2O4/PANI/GF具有更高的电化学性能,这是因为PANI的参与为复合材料提供了额外的电子传输通道,从而提高其电化学性能。