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超级电容器是一种兼具传统电容器功率密度大、二次电池能量密度高等优点的新型绿色储能装置,而电极材料是其性能的重要依托。在众多导电聚合物中,聚苯胺原料廉价、合成简便、导电性好、稳定性高,还能通过对掺杂剂和掺杂程度的调整得到不同的形貌结构,是极具应用潜力的超级电容器电极材料之一。本文采用化学氧化法制备了三种H+、金属离子共掺杂聚苯胺PHCo、PHFe和PHZn,从中选出电化学综合性能较好的PHCo,对其进行工艺参数优化。在此基础上,进一步采用化学氧化法和超声聚合法分别合成了 Co2+掺杂聚苯胺/碳纳米管复合材料和Co2+掺杂聚苯胺/石墨毡复合材料。主要研究内容如下:(1)采用化学氧化法制备了 H+、Co2+共掺杂聚苯胺(PHCo),H+、Fe3+共掺杂聚苯胺(PHFe)和H+、Zn2+共掺杂聚苯胺(PHZn),并对其形貌、结构和电化学性能进行表征和分析。研究表明,过渡金属离子的掺杂可以提高聚苯胺的热稳定性,在形貌上促进聚苯胺生成须状“触角”并伴有疏松的孔隙结构。电化学综合性能较好的为PHCo,在电流密度为0.2 A/g时,比电容为354 F/g,1000次循环后保留81.9%的初始比电容。(2)对上述合成的PHCo进行工艺参数设计,采用化学氧化法,分别改变聚合体系中Co2+/An摩尔比、掺杂酸的种类和溶剂中水/乙醇体积比,考察这些参数对产物结构、形貌和电化学性能的影响。研究表明,当Co2+/An摩尔比为2:1,HC1为掺杂酸,溶剂中水/乙醇体积比为1:1时,PHCo具有长纤毛结构,在0.2 A/g的电流密度下比电容为374 F/g,1000次循环充放电后还保留85.2%的初始比电容。(3)采用化学氧化法分别将Co2+掺杂聚苯胺与功能化碳纳米管CNTs-COOH、CNTs-NH2通过化学键键接复合,得到PC1和PC2纳米复合材料,并对其形貌、结构和电化学性能进行表征和分析。研究表明,PC2纳米复合材料的电化学性能较好,在0.2A/g的电流密度下比电容为487.8 F/g,1000次循环充放电后还保留86.6%的初始比电容。(4)采用超声聚合法将Co2+掺杂聚苯胺聚合到石墨毡上,形成一种具有多孔层次结构的复合材料,并对其形貌、结构和电化学性能进行表征和分析。研究发现,复合材料的形貌可由An/Co2+摩尔比和An浓度进行调控。通过优化聚合条件,在摩尔比An/Co2+=1:3、CAn为0.02M、超声功率为120W时,Co2+掺杂聚苯胺/石墨毡复合材料在0.2A/g的电流密度下比电容可以达到562 F/g,1000次循环充放电后仍保留高达92.9%的初始比电容。