過渡金屬離子摻雜及MnO2復(fù)合聚苯胺的制備和性能研究.pdf

1、聚苯胺(PANI)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、導(dǎo)電性、高贗電容儲(chǔ)能特性和獨(dú)特的質(zhì)子摻雜機(jī)制，且廉價(jià)、易制備，近年來已成為超級(jí)電容器電極材料的研究熱點(diǎn)。用過渡金屬離子化學(xué)或電化學(xué)摻雜改性制備聚苯胺納米纖維，可有效提高聚苯胺的導(dǎo)電性繼而較大程度改善其電容性能，且表現(xiàn)出較好的循環(huán)穩(wěn)定性。本文通過合成過渡金屬離子摻雜聚苯胺及制備過渡金屬氧化物與聚苯胺復(fù)合物，對(duì)其結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了表征，對(duì)摻雜態(tài)聚苯胺的電化學(xué)性能和聚苯胺復(fù)合物的催化性能進(jìn)行研究。主要研究

2、內(nèi)容如下:
　　(1)在0.2 mol·L-1苯胺和0.5 mol·L-1硫酸溶液中，以不同濃度的過渡金屬離子（Mn2+，Zn2+，Cu2+）為摻雜劑，采用循環(huán)伏安法電化學(xué)合成了摻雜態(tài)聚苯胺薄膜，利用FI-IR、SEM、XRD等檢測手段對(duì)其結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了表征。在0.5 mol·L-1 H2SO4電解液中，對(duì)合成的摻雜態(tài)聚苯胺薄膜電極進(jìn)行了循環(huán)伏安、恒流充放電和交流阻抗的電化學(xué)性能測試。結(jié)果表明:過渡金屬離子摻雜提高了聚苯胺的電聚

3、合速率，不同過渡金屬離子摻雜的聚苯胺都呈現(xiàn)出納米棒狀結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電率和比電容相對(duì)于未摻雜的聚苯胺薄膜電極均有不同程度的提高。
　　(2)采用了界面聚合法合成了Mn2+摻雜聚苯胺復(fù)合材料，利用FI-IR、SEM、XRD等手段對(duì)其結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了表征。在0.5 mol·L-1 H2SO4電解液中，對(duì)合成的摻雜態(tài)聚苯胺復(fù)合電極材料進(jìn)行了循環(huán)伏安、恒流充放電和交流阻抗的電化學(xué)性能測試。結(jié)果表明:錳離子對(duì)聚苯胺的形貌有較大影響，錳離子摻雜聚苯胺

4、呈現(xiàn)出短而粗的納米棒結(jié)構(gòu)。當(dāng)電流密度為5 mA·cm-2時(shí)，PANI/0.4M Mn2+復(fù)合材料的比電容達(dá)406 F·g-1，相對(duì)無Mn2+摻雜的PANI提高了25％，并且表現(xiàn)出較小的電化學(xué)反應(yīng)阻抗。Mn2+摻雜有利于充放電過程中電荷的傳遞，改善了PANI的電化學(xué)特性。
　　(3)以納米MnO2為氧化劑，采用吸附聚合法制備了MnO2/PANI復(fù)合材料，利用FI-IR、SEM、XRD等手段對(duì)其結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了表征。考察了復(fù)合物材料對(duì)