基于離子液體的電化學電容器及其影響因素的研究.pdf

1、室溫離子液體是指在室溫或室溫附近溫度下呈液態由離子所構成的物質，它是繼水和超臨界二氧化碳后又一類綠色溶劑體系。與傳統的有機溶劑和電解質相比，離子液體具有獨特的物理化學性質。近年來，作為一種新穎的介質，室溫離子液體在電化學領域的應用也越來越受到人們的重視。本工作結合實驗室的研究興趣，合成了一些新型的離子液體并測定了它們的物理化學性質。研究了微量水和有機溶劑對離子液體物理化學性質的影響，在基礎上用BMIMPF6/有機溶劑溶液體系對聚噻吩的電

2、化學合成和在這種新的混合體系中的電化學行為作了研究，并用離子液體[1-丁基—3-甲基咪唑][六氟磷酸](BMIMPF6)做為超級電容器的電解液溶液制作了超級電容器，而且對它的性能進行了測試。得到了一些初步的結果： 1)本文成功合成1-丁基—3-甲基咪唑六氟磷酸鹽(BMIMPF6)和1-丁基—3-甲基咪唑四氟硼酸鹽(BMIMBF4)離子液體。并成功合成了新型的三乙胺對甲苯磺酸離子液體和N—甲基咪唑對甲苯磺酸離子液體，合成的此類離子

3、液體優點是合成方法簡單，產率高。并考察了不同配比的三乙胺對甲苯磺酸離子液體和N—甲基咪唑對甲苯磺酸離子液體的粘度、導電率，比較了兩種離子液體的電化學窗口，N—甲基咪唑離子液體的電化學窗口較寬，大約為2.0V左右。三乙胺對甲苯磺酸離子液體的熱穩定性能達到280℃，比對甲苯磺酸的熱穩定性好。 2)在離子液體中加入少量水或有機溶劑或改變溫度均可顯著地改變其物理化學性質.將不同水蒸氣(或二氯甲烷有機溶劑蒸汽)濃度的氣氛通入1-丁基—3甲

4、基咪唑六氟磷酸鹽(BMIMPF6)離子液體，形成含少量水或者有機溶劑的離子液體，應用交流阻抗技術對不同水含量的1-丁基—3甲基咪唑六氟磷酸鹽(BMIMPF6)離子液體/玻碳電極界面雙電層電容進行了測定，并利用紅外光譜技術測定了BmimPF6中水分子的結構。通過測定此類混合組分的黏度和導電率發現少量水和有機溶劑二氯甲烷的加入促進離子液體的離子解離，降低離子液體的粘度，使得自由移動的離子增多，增加溶液的電導率，加快電極表面的反應速率。

5、 3)選擇常用的離子液體[1-丁基—3-甲基咪唑][六氟磷酸](BMIMPF6)，并在此離子液體中，成功的在玻碳電極上電化學合成了聚噻吩。在測定不同BMIMPF6/乙腈及BMIMPF6/碳酸丙二醇脂電解質溶液的黏度和導電性的基礎上，利用電化學循環伏安法研究了電解質溶液組成對聚噻吩膜電化學行為的影響。在BMIMPF6離子液體中，加入乙腈或碳酸丙二醇脂可以降低溶液的黏度，改變溶液的導電率。聚噻吩在混合溶劑作為電解液中的氧化參雜電量聚噻吩的

6、氧化參雜電量與混合溶液的電導率呈明顯的線性關系，當離子液體的體積含量為25％時，溶液的電導率達到最大，氧化慘雜的電量也達到最大。在25％乙腈/BMIMPF6混合溶液中，聚噻吩的氧化摻雜電量較純BMIMPF6離子液體提高了近7倍。 4)用活性炭、活性炭/離子液體、介孔炭為電極材料，離子液體為電解液，成功制作成了超級電容器。采用循環伏安和恒電流充放電方法對電極和電容器進行性能測試.結果表明：在活性炭中加入適量離子液體所制成的活性炭/