自組裝聚合制備聚苯胺-TiO2納米管陣列復(fù)合材料及在超級電容器的運用.pdf

1、超級電容器是一種近年來得到廣泛研究的儲能設(shè)備,它具有快速充放電,循環(huán)壽命長等優(yōu)點。憑借可逆的氧化還原狀態(tài),可調(diào)控的形貌,較高的儲能容量,聚苯胺(PANI)逐漸成為了一種熱門的研究超級電容器電極材料。但是,PANI基的電極材料常常會面臨著循環(huán)穩(wěn)定性較差的問題,為此,我們提出利用陽極氧化法制備出高度有序多孔的二氧化鈦納米管陣列(TiO2 NTA)作為PANI的支撐材料,并用硅烷偶聯(lián)劑APTES對TiO2 NTA進(jìn)行表面修飾,為PANI的自組

2、裝聚合提供生長位點,在溶液體系中制備出PANI-APTES-TiO2 NTA復(fù)合材料。
　　本文旨在完善和豐富PANI-無機物復(fù)合材料的種類和制備工藝,實現(xiàn)了材料的較高電容性能及循環(huán)壽命。本文的主要創(chuàng)新性結(jié)果如下:
　　①研究對比了在有無APTES修飾的情況下,復(fù)合材料的形貌和生長機理的差異。當(dāng)TiO2管壁經(jīng)過APTES修飾過后,苯胺分子受到了APTES末端氨基的吸引,更容易進(jìn)入到TiO2納米管內(nèi),并沿著管壁一維定向生長,從

3、而制備出垂直生長在TiO2納米管內(nèi)的PANI納米線陣列。而對于未經(jīng)APTES修飾的TiO2 NTA, PANI表現(xiàn)出無選擇性的生長趨勢,在納米管外呈多層無序堆積狀。
　?、谘芯筷U述了在有無APTES修飾的情況下,對復(fù)合材料的電化學(xué)性能的影響。在經(jīng)APTES修飾的復(fù)合材料中,由于APTES的定位作用,PANI均勻地沿著TiO2納米管壁生長,利用陣列形貌的特點增加電極與電解液的接觸面積,因而復(fù)合材料的比電容更大。而且PANI與TiO2

4、 NTA之間是由APTES的共價鍵連接,二者的結(jié)合更加緊密和牢固,使得PANI-APTES-TiO2 NTA復(fù)合物的電容性能以及循環(huán)穩(wěn)定性都較強。而在未經(jīng)APTES修飾的復(fù)合材料中,PANI傾向于堆積在納米管外,沒有充分利用TiO2 TNA的支撐作用,而且PANI與TiO2 NTA之間的相互作用力很弱,這些因素導(dǎo)致了復(fù)合材料電容性能較差,且循環(huán)壽命短。
　?、郾疚牟捎玫年枠O氧化與自組裝聚合相結(jié)合的方法,制備出具有有序形貌的PANI