同时氧化法制PANI/MnO2/C二元三元复合材料及其电化学电容行为

来源 :华南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangqiang
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超级电容器是有着广阔应用前景的新型储能器件,具有功率密度大、循环寿命长、工作温度范围广、无污染等优点。对其电极活性材料的研究是目前的热点之一。本文主要研究了聚苯胺/二氧化锰二元复合材料(PANI/MnO2)及聚苯胺/二氧化锰/碳三元复合材料(PANI/MnO2/C)的制备和电容性能。复合材料可以避免单一材料的缺点,协同各材料的优点,具备优秀的电化学性质。  本文中用高锰酸钾做氧化剂,采用同时氧化法得到PANI/MnO2和PANI/MnO2/C复合材料。反应前驱物均为溶液,反应物在溶液中以离子或分子的状态存在并均匀混合接触,所有产物分子同时产生,接触复合。一方面不同产物的分子直接接触,这样的良好接触可以提高复合材料的电子导电能力;另一方面,不同产物的分子间隔排列,相互隔开,有效阻止了同种分子聚集成大颗粒(如苯胺的二次生长和氧化锰的团聚),降低了复合物的颗粒大小,增大材料比表面积,这对于提高电极材料的比电容大有帮助。本文工作中分别采用热重(TG)分析所制得的复合材料中二氧化锰的含量;扫描电镜(SEM)或透射电镜(TEM)观察所制得的复合材料表面形貌;X-射线衍射(XRD)测试了复合材料的微观结构;分别在1mol/LNa2SO4电解液中对复合材料电极进行循环伏安(CV)、恒流充放电(CD)、交流阻抗(EIS)等电化学性能的测试。  实验结果表明:二元及三元复合材料均为纳米材料,复合物的颗粒明显小于氧化锰的颗粒。循环寿命测试结果显示复合材料的电化学循环稳定性高,二元材料的在10000次循环后电容保持最高容量的84%;含有石墨碳的三元复合材料的电化学循环稳定性更上一个台阶,在12000个循环后复合材料的比电容保持最高容量的94%,这是目前同类材料很少能够企及的。
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