氧化钼与聚吡咯电化学复合及复合膜电容性能研究

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聚吡咯(PPy)是典型的导电聚合物之一,在超级电容器领域应用广泛。但聚吡咯易出现团聚,不利于与电解液充分接触而有效发挥储能性能。此外,其充放电过程中体积会发生较大的膨胀和收缩,从而导致电容快速衰减,实际应用受到阻碍。与金属氧化物复合是解决这一问题的有效途径。氧化钼(MoOx)有多种价态,在较宽电位范围内具有优良的电化学活性。将PPy与MoOx复合,可抑制PPy的团聚,提高储能性能。本文采用循环伏安(CV)法,在部分剥离石墨烯电极(EGF)上同时进行聚吡咯的电化学聚合和MoOx的电化学沉积,制备氧化钼/聚吡咯复合膜电极(MoOx/PPy)。制备的MoOx/PPy复合膜电极呈现出开放式的菜花状结构,颗粒间有较多空隙,有利于电解液与电极材料的充分接触,提高储能性能。研究了电化学复合时循环伏安扫描电位上限、下限,循环伏安扫描次数,以及溶液中钼酸铵((NH4)6Mo7O24)浓度对制备的MoOx/PPy复合膜电极的影响。利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及能量色散X射线光谱(EDX)等方法研究了 MoOx/PPy复合膜电极的形貌和组成。利用循环伏安扫描(CV)、恒电流充放电(CP)等技术研究了 MoOx/PPy电极的电化学性能。研究发现,在钼酸铵浓度为0.020 M的溶液中,-0.7~0.8 V的电位范围内,经50次循环伏安扫描制备的MoOx/PPy复合膜电极MPy/50/0.02/-0.7/0.8,具有优异的电化学性能。在2mA/cm2的电流密度下,其比电容高达3517.9 mF/cm2。当电流密度扩大50倍后,其面积比电容仍达到1938.5mF/cm2。以60 mA/cm2的电流密度进行3500次循环充放电后,其比电容仅降低29.2%,表现出优秀的循环稳定性。
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