有序介孔碳-聚苯胺復合材料的制備及其在超級電容器中的應用.pdf

1、論文綜述了超級電容器的國內外現狀及超級電容器電極材料的最新研究進展，并且制備了超級電容器電極材料。由于有序介孔碳材料具有規則的排列、比較大的比表面積等優點，本文將有序介孔碳(CMK-3)與聚苯胺復合而制備得到CMK-3/PANI復合電極材料，并且以介孔碳為超級電容器的電極材料組裝了混合電容器。研究其作為超級電容器電極材料的電化學性質，具體開展的研究內容如下：
　　 1.以SBA-15為模板制備了有序介孔碳材料，并且采用硝酸溶液對

2、CMK-3的表面進行改性和修飾。系統研究了未改性CMK-3(p-CMK-3)及改性CMK-3(m-CMK-3)的結構、形貌特征、孔徑大小及孔徑分布。并對介孔碳的電化學性能進行了測試分析，結果表明，制備的CMK-3具有二維六方有序結構，結構完整均一且具有較高的有序度，孔徑分布主要分布在2～8nm左右，比表面積和孔容大小分別為1206m2/g和1.38cm3/g。CMK-3具有最好的雙電層電容性能，可達145F/g。CMK-3在HNO3溶液

3、中進行表面修飾，其電容性能有了明顯地提高，達到200 F/g。
　　 2.將改性后的CMK-3(m-CMK-3)作為載體，通過化學氧化的方法加入PANI中，制得了m-CMK-3/PANI復合材料。并用SEM、循環伏安法、恒流充放電法和交流阻抗法研究了復合電極材料的結構和電化學性質。研究結果表明，PANI顆粒在載體m-CMK-3的碳纖維束上包覆，該復合物結構疏松，呈三維多孔結構，使得孔隙率增加，滲透性改善，有利于促使電解液中的活性

4、離子擴散到電極表面和體相當中，發生氧化還原反應，產生大的法拉第贗電容。m-CMK-3的含量為30 wt％時，m-CMK-3/PANI復合材料比容量高達489 F/g。m-CMK-3的獨特的孔結構、大比表面積和表面活性在m-CMK-3/PANI復合材料的結構上起了重要作用，使活性物質PANI更分散，提高了PANI的利用率和循環穩定性。
　　 3.為了進一步提高m-CMK-3/PANI復合材料在超級電容器應用中的功率特性和能量密度，

5、改善m-CMK-3/PANI復合材料循環穩定性。將該復合材料為正極材料，配以介孔碳CMK-3為負極和1mol/L H2SO4和1mol/L NaNO3電解液，組裝成為電化學混合電容器，混合電容器的工作電壓都提高至1.4V，1mol/L H2SO4中電容量為87.4F/g。經過電化學測試，在5mA/cm2電流密度和1.4V充放電電位條件下，電容器功率密度為206W/kg，能量密度達23.8Wh/kg。在1mol/L NaNO3中，混合電容