介孔碳及聚吡咯-介孔碳復合材料的制備和電化學性能研究.pdf

1、介孔碳材料具有獨特的孔結構、較大的孔隙容積和耐腐蝕性等性質，在許多材料應用領域都占據一定地位，例如儲氫、催化、吸附以及能量儲存，并且介孔碳材料的大比表面積和特定的孔徑尺寸，使其在雙電層電容器方面也具有一定的應用前景。聚吡咯因其固有的導電性和氧化還原性而作為一個潛在的能量存儲材料已被廣泛研究。在介孔碳上負載聚吡咯，可以開發得到一種新型聚吡咯/介孔碳功能復合材料，該復合材料兼具聚吡咯和介孔碳兩種材料的優良性能，在超級電容器領域中具有重要的潛

2、在應用價值。
　　 本論文選用原位聚合法制備聚吡咯/埃洛石(PPy/HNTs)復合物，并在此基礎上制備碳/埃洛石(C/HNTs)復合物;采用硬模板合成法制備介孔碳(MC)材料;隨后以介孔碳為基底材料，制備出聚吡咯/介孔碳(PPy/MC)復合材料。
　　 首先，以吡咯為單體，過硫酸銨為氧化劑，通過原位化學氧化聚合的方法制備聚吡咯/埃洛石復合物，高溫碳化后得到碳/埃洛石復合物。通過X射線粉末衍射(XRD)、傅里葉變換紅外光譜

3、(FT-IR)、場發射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)等測試方法對樣品的結構、組成和微觀形貌進行了表征;采用循環伏安的方法測試了碳/埃洛石復合材料的電化學性能。結果顯示，碳/埃洛石復合材料具有管狀結構，在KOH電解質溶液中顯示出較好的電容特性。
　　 其次，以埃洛石為模板，聚吡咯為碳源，采用硬模板合成法制備介孔碳材料，通過X射線粉末衍射分析儀(XRD)，傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)，場發射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)，透射電

4、子顯微鏡(TEM)等分別對介孔碳材料的結構、組成和形貌進行測試;采用N2吸附/脫附儀測定介孔碳材料的比表面積(BET);采用循環伏安法(CV)對介孔碳材料進行電化學性能測試。結果表明介孔碳具有規整的管狀結構，管的內徑約30nm，壁厚約5nm;比表面積為437m2/g。介孔碳材料在6mol/LKOH電解質溶液中顯示出雙電層電容的性質，掃描速度為1mV/s時介孔碳材料的質量比電容為108F/g。
　　 最后，選用吡咯為聚合單體，以介

5、孔碳為基底材料，在原位化學氧化聚合的條件下，分別以真空吸附法和溶液法制備出了聚吡咯/介孔碳復合材料(PPy/MC)。通過X射線粉末衍射(XRD)、傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)、場發射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)等表征手段對聚吡咯/介孔碳復合材料的結構、組成和微觀形貌進行了分析;采用循環伏安的方法測試了聚吡咯/介孔碳復合材料的電化學性能。結果表明，真空吸附法和溶液法制備的聚吡咯/介孔碳復合材料分別具有管狀和棒狀結構，聚吡咯/介孔碳復