基于離子液體的電化學(xué)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(tài)由離子所構(gòu)成的物質(zhì)，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(tǒng)的有機(jī)溶劑和電解質(zhì)相比，離子液體具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)。近年來(lái)，作為一種新穎的介質(zhì)，室溫離子液體在電化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越受到人們的重視。本工作結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的研究興趣，合成了一些新型的離子液體并測(cè)定了它們的物理化學(xué)性質(zhì)。研究了微量水和有機(jī)溶劑對(duì)離子液體物理化學(xué)性質(zhì)的影響，在基礎(chǔ)上用BMIMPF6/有機(jī)溶劑溶液體系對(duì)聚噻吩的電

2、化學(xué)合成和在這種新的混合體系中的電化學(xué)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(jí)電容器的電解液溶液制作了超級(jí)電容器，而且對(duì)它的性能進(jìn)行了測(cè)試。得到了一些初步的結(jié)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(duì)甲苯磺酸離子液體和N—甲基咪唑?qū)妆交撬犭x子液體，合成的此類離子

3、液體優(yōu)點(diǎn)是合成方法簡(jiǎn)單，產(chǎn)率高。并考察了不同配比的三乙胺對(duì)甲苯磺酸離子液體和N—甲基咪唑?qū)妆交撬犭x子液體的粘度、導(dǎo)電率，比較了兩種離子液體的電化學(xué)窗口，N—甲基咪唑離子液體的電化學(xué)窗口較寬，大約為2.0V左右。三乙胺對(duì)甲苯磺酸離子液體的熱穩(wěn)定性能達(dá)到280℃，比對(duì)甲苯磺酸的熱穩(wěn)定性好。 2)在離子液體中加入少量水或有機(jī)溶劑或改變溫度均可顯著地改變其物理化學(xué)性質(zhì).將不同水蒸氣(或二氯甲烷有機(jī)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(jī)溶劑的離子液體，應(yīng)用交流阻抗技術(shù)對(duì)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(jìn)行了測(cè)定，并利用紅外光譜技術(shù)測(cè)定了BmimPF6中水分子的結(jié)構(gòu)。通過(guò)測(cè)定此類混合組分的黏度和導(dǎo)電率發(fā)現(xiàn)少量水和有機(jī)溶劑二氯甲烷的加入促進(jìn)離子液體的離子解離，降低離子液體的粘度，使得自由移動(dòng)的離子增多，增加溶液的電導(dǎo)率，加快電極表面的反應(yīng)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(xué)合成了聚噻吩。在測(cè)定不同BMIMPF6/乙腈及BMIMPF6/碳酸丙二醇脂電解質(zhì)溶液的黏度和導(dǎo)電性的基礎(chǔ)上，利用電化學(xué)循環(huán)伏安法研究了電解質(zhì)溶液組成對(duì)聚噻吩膜電化學(xué)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?nèi)芤旱膶?dǎo)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(dǎo)率呈明顯的線性關(guān)系，當(dāng)離子液體的體積含量為25％時(shí)，溶液的電導(dǎo)率達(dá)到最大，氧化慘雜的電量也達(dá)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(jí)電容器。采用循環(huán)伏安和恒電流充放電方法對(duì)電極和電容器進(jìn)行性能測(cè)試.結(jié)果表明：在活性炭中加入適量離子液體所制成的活性炭/