氧化還原電解液在聚苯胺-二氧化錫超級電容器中的應(yīng)用.pdf

1、超級電容器是近些年才興盛起來的一種專門用于貯存能量的裝置，有節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，因此，在未來的電化學(xué)領(lǐng)域中將會(huì)廣泛的應(yīng)用。本研究工作中所使用的PANI/SnO2復(fù)合物是通過化學(xué)氧化聚合的方法制備的，采用一系列的測試手段如：掃描電子顯微鏡（SEM），傅里葉變換紅外光譜（FTIR），X射線衍射（XRD）和恒電流充放電（GCD），循環(huán)伏安（CV），交流阻抗（EIS）對PANI/SnO2復(fù)合材料的理化性質(zhì)及電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。同時(shí)，以氫醌（HQ）

2、和Fe3+/Fe2+電對作為氧化還原活性物質(zhì)溶解在1 moL L-1的H2SO4溶液中，制備了高性能的氧化還原電解液并應(yīng)用于PANI/SnO2超級電容器中。主要取得如下幾方面的結(jié)論：
　　1.首先采用水熱法制備出球狀的SnO2，再運(yùn)用化學(xué)氧化聚合的方法合成了PANI/SnO2復(fù)合物。在1 moL L-1的H2SO4電解液中，0.5 A g-1電流密度下， PANI/SnO2復(fù)合材料的比容量為430 F g-1，能量密度與功率密度分

3、別為53.8 Wh kg-1和252.8 W kg-1，這些值是純SnO2的四倍多。經(jīng)過2000次循環(huán)后，復(fù)合材料的容量保留率為85.6％。
　　2.以HQ為氧化還原活性物質(zhì)溶解在1 moL L-1的H2SO4溶液中，得到了氧化還原電解液，0.5 A g-1時(shí)，PANI/SnO2超級電容器的比容量增加到了727 F g-1，比未加HQ的體系的比容量提高了297 F g-1。超級電容器的能量與功率密度也提高到90.9Wh kg-1和

4、255 W kg-1。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)證明HQ濃度的增大能提高比容量。超級電容器還表現(xiàn)出較好的循環(huán)穩(wěn)定性，2000次循環(huán)后，容量保留率為81.2%。
　　3.在1 moL L-1的H2SO4溶液中摻入4種不同濃度的Fe3+/Fe2+電對，考察了Fe3+/Fe2+電對對PANI/SnO2超級電容器電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：容量隨Fe3+/Fe2+電對濃度的增加而先增加后減小，[Fe3+/Fe2+]為0.4 mol L-1時(shí)，超級電容器的

5、性能最好。電流密度為1 A g-1時(shí)，PANI/SnO2超級電容器的容量提高了一倍多，為1172 F g-1，同時(shí)能量密度和功率密度分別達(dá)到142.8 Wh kg-1和487.1 W kg-1。此外，超級電容器還體現(xiàn)出極好的循環(huán)穩(wěn)定性，2000次循環(huán)后，容量維持率仍高達(dá)92.2%。
　　在氧化還原電解液體系下，超級電容器的電容來源有兩個(gè)部分：基于PANI/SnO2電極材料的電容和氧化還原活性物質(zhì)發(fā)生的可逆的氧化還原反應(yīng)得到的贗電容