论文部分内容阅读
超级电容器是一种介于传统电容器和蓄电池之间的新型储能器件,具有更高的能量密度和更大的功率密度。目前,对电化学超级电容器的研究主要集中在高性能的电极材料的制备上。在结构型导电高分子材料中,聚苯胺(PANI)作为一种新型的高分子功能材料,由于其具有合成工艺简单,掺杂机制独特以及较高的掺杂导电率和环境稳定性而得到广泛的关注。但聚苯胺分子链骨架刚性强,分子间作用力大,后期加工处理难度大等缺陷严重限制了其在各个领域的实际推广应用。国内外聚苯胺/复合物研究现状发现,聚苯胺经复合改性后其加工性能、导电性能得到了有效改善,获得具有多种功能性的复合材料,为导电聚苯胺拓宽了应用领域。本论文采用溶液聚合原位复合法制备PANI及PANI与6种镧系稀土氧化物(CeO2, Dy2O3, Nd2O3, Sm2O3, La2O3, Pr6O11)的系列复合材料。利用红外光谱、X射线衍射和扫描电镜等对合成的系列聚苯胺/稀土氧化物复合材料进行结构和表面形貌的表征,研究复合材料中聚苯胺与稀土氧化物间的相互作用规律性。并将制备得到的复合材料制作成超级电容器单电极,利用循环伏安、恒电流充放电、电化学交流阻抗等表征手段研究复合电极的比电容、氧化还原可逆性、内阻等电化学性能,详细探索了稀土氧化物的含量对复合材料电化学性能的影响,找出其电化学行为变化规律,分别计算各复合电极比电容值,最终选出该系列复合材料电化学性能最好的复合电极材料。在对PANI/稀土氧化物复合材料的电学性能研究中发现,HCl掺杂的PANI/CeO2和PANI/Dy2O3复合材料的比电容随二者含量的增加呈现上升后下降的趋势,而有机酸掺杂的其余四种聚苯胺导电复合材料(PANI/Nd2O3、PANI/Sm2O3、PANI/La2O3和PANI/Pr6O11)的比电容随它们的含量的增加而降低,并且在含量低时对聚苯胺导电性能影响很大。