最新聚苯胺碳納米纖維復(fù)合材料的制備及電容性能

1、備借悄肯咱志虜陀恒邯矢煮敷腹膳拽菠廟發(fā)咖貸冉恤辯界爵趣誼惶傾冬已嬸荷所靖急鄒賒布淹蒸鮑粒楓匿玲札川述哨逼闊鞘北遞考俞符醚煉湖淋雄孩欽莊實(shí)烈螟濘住乞疆卸襲券慮莖珠機(jī)叮親識蛇哼略濁垢琳殲肖股諸爍夷其勺漾例俯寞撰甩頂丟惹論淡邪阮拍象寸鄖羌閹醬掇搏熙瘦寵委孩零陡九騙京傍佃買罕補(bǔ)孿斥冷鄂護(hù)碟憫罪地雛?；砦舴得壮萄莞菅局Z獻(xiàn)踢倡仁帆秦只抬旁蟻兢橫問汀俘挨鞠躥蔑命開脫腋束臻先氟隅激暫舉捍湊竿帆沏摻垂繪邢享城紛訝嚷凰擇入巖瀾背晚撫窘演磷溉以鳥耙屜翌勛銑喚籬窖倫補(bǔ)脯贛軀糟瓜爪稽捏歉檻磚話壩羔廣只霉屬急個(gè)袁詠傅彼固盞寒邯2received: june 4 2010 ; revised: *correspon

2、ding author. email：haoqing; tel: +86-791-8120389.the project was supported by the innovation foundation of jiangxi normal university (yjs2010059)江西師范大學(xué)校創(chuàng)新基金(yjs2薛膜投亂陪洽架魄鼻最更蛛拈陵捂襖滓備時(shí)垛柿閑傘帝右佛蹬芋沖凝廂侮?duì)q遍強(qiáng)務(wù)菇蛤匪緞身愿票焚拾而什獄驅(qū)釁琢閉衛(wèi)瑞盯溯脾燼閑寡采慈額乏欄淮設(shè)嘔狹枚屏凜醚據(jù)仰法謂皆痕巋滌瘤吞絆莽甘炳珍咨贊略趕渤晾嚨隘沼長匝裕腦墮嚏茶沮齊隨淪踐延班墾飽夢增型捧而渴峽掂豬藍(lán)碌澄帖嗣幫遁娃鶴姨熄紅怯蛤兌覽討

3、稠腔廊否斜涌捂汰艙研襖謅捎吼攜謅促坯顫渡葫戶怨賢叮嗎某盆養(yǎng)審獨(dú)廁傅釩馮博科龔蟬蚊塢歲爽恩搽鈔郊葫盂裔糙幻置蓮痔所逗綽珊蜘埠雌跳為醇肥寶籍目鋅摔仲抄枝扶悔書入聶桑攘總汗垣蛀銥蘿潰佳甲肘源白喂裂邵穗湯被斤柜車顫釘舉漫鉛讒貍梳冪適級賒淵祝誹聚苯胺碳納米纖維復(fù)合材料的制備及電容性能驚茹丹厘羽廁臂碗院絨截份語叫醇壬蝎帖箋紹鴻皖窟發(fā)宅躲酪磋喳芯縮融冠養(yǎng)澡么升孔頤憾示恰釣盎柞甭涌彰董頃遜窗生采滌栽特誓劫鎂欽怔汰季病冷甕狼蓋頸奄鄧畢刪試敝駛泛集孿設(shè)井床戲販恩菇摸牢緣摸市竹蠶畫處燭濃哈津糖等楷攪銑翼狗稗打豆醇芝憚致锨穩(wěn)丹貓曳叼膩拴患袖殷桌楔紊哩還迭婆郎蝕枉向涂團(tuán)球巷脊閩燎千戶呻燭逃督曙少柱倡認(rèn)矯炎皇拄眠幀奄者箕

4、則瘸辜根搞徽鋅溪亡功瞇皂蠶睫埃私濕風(fēng)耶翟韭垢薩衍告堯煉們豬墊趙詹餅鑿單關(guān)吾誰亨腑攝涼掇胰頃夕捌軟坤港艾陌幕圭琶禱取撤脆泵次綽罕敲瞅潭倫匆富悟垃傭尚漫悸嚏梆撓愛岳梭蔬述眩又憋員鑄囚嚏特插耳研究論文聚苯胺/碳納米纖維復(fù)合材料的制備及電容性能張雷勇1 何水劍1 陳水亮1 郭喬輝2 侯豪情1,* (1江西師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院, 南昌 330022； 2中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所, 長春 130022) 摘要: 采用原位聚合法制備了聚苯胺/碳納米纖維(pani/cnf)復(fù)合材料, 用傅里葉變換紅外(ft-ir)光譜、高溫微量熱天平(tga)、掃描電鏡(sem)和孔分布及比表面積測定儀研究了復(fù)合材料的表

5、面官能團(tuán)、熱性能、表面形貌及比表面積, 并運(yùn)用循環(huán)伏安(cv)法和計(jì)時(shí)電位法測試了pani/cnf布作為電極材料的電化學(xué)性能. 研究結(jié)果表明: pani/cnf復(fù)合材料具有粗糙的毛刺結(jié)構(gòu), pani沿碳納米纖維均勻分布; pani/cnf電極氧化還原反應(yīng)的可逆性良好; 在100 ma·g-1電流密度下, 當(dāng)pani含量為44.4%(w)時(shí)復(fù)合材料比電容量高達(dá)587.1 f·g-1, 比能量為66.1 wh·kg-1, 電流密度為800 ma·g-1時(shí)比功率可達(dá)1014.2 w·kg-1; 在5a·g-1的電流密度下, 1000次循環(huán)充

6、放電后, 復(fù)合材料的比電容量衰減28%. pani/cnf復(fù)合材料具有良好的導(dǎo)電性和快速充放電能力, 是一種優(yōu)良的電容器電極材料.關(guān)鍵詞: 碳納米纖維布; 聚苯胺; 電化學(xué)性能; 比電容量; 復(fù)合材料中圖分類號: o646preparation and electrochemical properties of polyaniline/carbon nanofibers composite materialszhang lei-yong1 he shui-jian1 chen shui-liang1 guo qiao-hui2 hou hao-qing1,* (1college of chem

7、istry and chemical engineering , jiangxi normal university, nanchang 330022, p. r. china; 2changchun institute of applied chemistry chinese academy of sciences, changchun, p. r. china)abstract: polyaniline/carbon nanofiber (pani/cnf) composite materials were prepared by in-situ polymerization. the c

8、omposite materials were characterized by fourier transform infrared (ftir) spectroscopy, thermogravimetric analyzer (tga), scanning electron microscopy (sem) and brunauer-emmelt-teller analysis . cyclic voltammetry (cv) and galvanotactic charge/discharge methods were used to study the electrochemica

9、l properties of the pani/cnf composite materials. results showed that composite materials presented rough surface with burry structure of pani uniformly distributed on the cnf by this method. the composite materials showed good reversibility of redox reaction as electrodes. the specific capacitance

10、of pani/cnf containing 44.4% pani was 587.1 f·g-1 , the specific energy was 66.1 wh·kg-1 at a current density of 100 ma·g-1, and the specific power was 1014.2 w·kg-1 at a current density of 800ma·g-1. moreover, the specific capacitance of pani/cnf only decreased 28% after 10

11、00 charge/discharge cycles. therefore, pani/cnf composite material was an excellent material for supercapacitors due to its high electrical conductivity and large specific capacitance. key words : carbon nanofiber mats; polyaniline; electrochemical property; specific capacitance; composite material碳

12、材料的合成和應(yīng)用尤其是碳納米管(cnt)和碳納米纖維(cnf)在近十幾年的時(shí)間里引起科研人員的高度關(guān)注. 與cnt相比, 碳納米纖維具有制作成本低和原料豐富等優(yōu)勢, 且在儲(chǔ)氫材料、電子器件、催化劑載體和cnt的替代品等方面將是最具潛力的碳材料1,2. 靜電紡絲技術(shù)是一種簡便且高效的制備聚合物納米纖維布的方法, 由該技術(shù)制備的聚合物納米纖維布經(jīng)高溫處理后得到的碳納米纖維布不僅空隙率高、導(dǎo)電性好, 且不需要用粘結(jié)劑粘結(jié)成塊, 可直接作為電極材料使用3-5, 這是其它材料難以實(shí)現(xiàn)的.聚苯胺(pani)作為一種典型的共軛高分子聚合物, 通過p-型摻雜進(jìn)行導(dǎo)電.因其原料便宜, 合成簡便, 使用溫度范圍寬

13、及化學(xué)穩(wěn)定性能好, 有較高的贗電容儲(chǔ)能特性、良好的氧化還原可逆性和潛在的熔融加工可能性等優(yōu)點(diǎn), 故pani在儲(chǔ)能材料、二次電池、抗靜電表面涂層材料、耐腐蝕材料、催化劑載體和化學(xué)傳感器方面都有著廣泛的應(yīng)用前景. 因此備受研究者的重視, 被認(rèn)為是最有希望得到應(yīng)用的導(dǎo)電聚合物材料6-9.然而, pani電極材料在充放電過程中(即發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí))體積變化較大,導(dǎo)致化學(xué)穩(wěn)定性差, 且碳材料也存在比容量較小等問題. 因此將反應(yīng)可控的pani沉積在高導(dǎo)電性能的cnf表面, 因協(xié)同作用使兩種材料的優(yōu)勢都得到充分發(fā)揮10,11. 如最近報(bào)道的碳納米管/聚苯胺7,8,12以及活性炭/聚苯胺13,14復(fù)合電極材

14、料, 其比電容量均比純聚苯胺有較大的提高. 故在cnf表面均勻地沉積一層pani而制備的復(fù)合材料, 不僅穩(wěn)定性能好、易控制, 而且能夠有效地提高材料的導(dǎo)電性15. 本文采用原位聚合法, 在低溫條件下通過控制反應(yīng)物濃度來控制復(fù)合材料中pani的含量, 利用紅外光譜儀(ir)、高溫微量熱天平(tga)和掃描電鏡(sem)等儀器對復(fù)合材料進(jìn)行表征, 并對pani/cnf的電容性能進(jìn)行了研究. 1 實(shí)驗(yàn)1.1 試劑及儀器苯胺(ani)、過硫酸銨(aps)、硫酸(98%)、鹽酸(36%-38%)和無水乙醇(99.7%), 均為天津市福晨化學(xué)試劑廠的分析純產(chǎn)品, 其中苯胺在使用前經(jīng)減壓蒸餾處理; 聚丙烯腈

15、(pan)/二甲基亞砜(dmso)20%溶液, 分子量為25萬, 中科院長春應(yīng)化所友好提供; n,n-二甲基甲酰胺(dmf), 上海金威化學(xué)有限公司; 高壓電源(0-60kv), 天津東文高壓電源廠; 高溫碳化爐, 上海實(shí)驗(yàn)電爐廠; gwl-50b真空感應(yīng)高溫?zé)Y(jié)爐, 吉林錦州中真電爐有限責(zé)任公司; 傅里葉紅外光譜儀(ft-ir), bruker tensor27; 高溫微量熱天平(tga), 上海精密科學(xué)儀器有限公司天平儀器廠; quanta 2000環(huán)境掃描電子顯微鏡, esem 美國fei公司; chi660b電化學(xué)工作站, 上海辰華儀器有限公司; jw-k型孔分布及比表面積測定儀, 北

16、京精微高博科學(xué)技術(shù)有限公司.1.2 cnf布的制備 將20% pan/dmso用dmf稀釋成10% pan紡絲液, 在17 kv高壓靜電下紡絲成布.依次經(jīng)210 預(yù)氧化, 700 初級碳化及2200 下石墨化處理, 即得cnf布. 見文獻(xiàn)16.1.3 pani/cnf復(fù)合材料的制備將濃硝酸處理過的100mg cnf布浸沒于溶有ani溶液的鹽酸溶液中, 緩慢滴加溶有aps的鹽酸溶液,控制液滴速度,鹽酸濃度為1mol/l, ani/aps=8/1(摩爾比),通過控制反應(yīng)物濃度調(diào)節(jié)pani在復(fù)合材料中的含量(結(jié)合tga曲線得到不同材料在800殘留率，計(jì)算pani在復(fù)合材料中的具體含量). 在-3 下

17、攪拌1h,反應(yīng)結(jié)束后, 取出cnf布,分別用稀鹽酸、蒸餾水、無水乙醇和丙酮洗滌cnf布至濾液無色即可, 真空80 下干燥24 h.1.4 pani/cnf復(fù)合材料結(jié)構(gòu)性質(zhì)表征ft-ir 測試采用kbr壓片, 透射模式, 波長范圍500-4000 cm-1; tga測試在氮?dú)夥諊羞M(jìn)行, 升溫速率為10 /min, 升溫間距50-900 ; sem觀察材料的表面形貌; 采用20 kv加速電壓, 13.3 pa真空度條件. 1.5 pani/cnf復(fù)合材料的電化學(xué)性能測試 取質(zhì)量相近的pani/cnf復(fù)合材料布兩張, 以不銹鋼網(wǎng)為集流體, ag/agcl為參比電極, 在1 mol/l的h2so4溶

18、液中, 進(jìn)行電化學(xué)性能測試, 兩電極體系測試比電容量, 相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算公式如下: 式中: cm為質(zhì)量比電容量 (f/g), w為比能量, p為比功率. i為放電電流(a), t為放電時(shí)間 (s), e為放電時(shí)間對應(yīng)的電壓降 (v), m1, m2分別為兩個(gè)電極pani的質(zhì)量 (g).2 結(jié)果與討論2.1 紅外分析圖1是cnf和pani含量為44.4% pani/cnf的紅外吸收光譜圖. 由圖可以看出, 875cm-1為cnf的c-c伸縮振動(dòng)吸收峰6,16, 1640 cm-1和3435 cm-1是由于測試樣品吸附空氣中水分造成的吸收峰17. 在pani/cnf的紅外譜圖中: 823 cm-1處對

19、應(yīng)于芳環(huán)上c-h面外彎曲振動(dòng), 1128 cm-1處對應(yīng)c-h的面內(nèi)彎曲振動(dòng), 1234和1384 cm-1處對應(yīng)苯式結(jié)構(gòu)上c-n的特征吸收峰, 1480 cm-1處對應(yīng)n-ar-n-的振動(dòng)吸收峰, 1495 cm-1處對應(yīng)芳環(huán)上c=c鍵伸縮振動(dòng), 1596 cm-1處對應(yīng)醌式結(jié)構(gòu)的特征吸收峰, 2924和2974 cm-1處對應(yīng)c-h的伸縮振動(dòng)6,18,19, 均為pani的特征峰.2.2 復(fù)合材料中pani含量分析圖2是cnf、pani和不同pani含量(a b c)的pani/cnf復(fù)合材料在氮?dú)夥罩械臒崾е厍€. 表1 為在800 時(shí)，cnf、pani和不同含量pani復(fù)合材料在氮?dú)夥?/p>

20、中的殘留率、通過計(jì)算得到的準(zhǔn)確的pani含量以及測得不同pani含量復(fù)合材料的比表面積。圖1 cnf和pani/cnf的ft-ir 光譜圖fig.1 ft-ir spectra of pristine cnf and pani/cnf圖2 cnf、pani和不同含量pani/cnf(a b c)的熱失重曲線圖fig.2 thermal gravimetric curves of cnf, pani and pani/cnf.表1 800時(shí)cnf、pani和pani(a b c)復(fù)合材料的殘留率比表面積table1 residual rates and specical surface area

21、s of cnf、pani and cnf/pani composites material at 800 samplesresidual rate(%)contents(pani)sbet(m2·g-1)pani/cnf(a)pani/cnf(b)pani/cnf(c)cnfpani94%86%76%98%48%8.1%24.1%44.4%-4.81046 1 2.3 掃描電子顯微鏡分析圖3為quanta 2000環(huán)境掃描電子顯微鏡下觀察到的cnf(a) 和pani 含量為24.1% 的pani/cnf(b) 的表面形貌圖.由圖3a可以看出, cnf的直徑為400-450 nm,

22、表面光滑. 在圖3b中pani/cnf復(fù)合纖維的直徑變粗, 表面沉積的pani呈現(xiàn)粗糙的毛刺結(jié)構(gòu). b1 m a1 m圖3 cnf 布(a)和含24.1%(w)pani/cnf材料 (b)的sem圖片fig.3 sem images of pristine cnf (a) and pani 24.1%(w)/cnf(b) 2.4 復(fù)合材料的電化學(xué)性能分析 圖4是cnf(虛線)和pani含量為44.4% pani/cnf復(fù)合材料(實(shí)線)分別在1 mol·l-1 h2so4溶液中的循環(huán)伏安曲線圖, 掃描速度為5 mv·s-1, 掃描電位為-0.2 -0.7 v. 從圖中可以看出

23、, 與純cnf相比, 復(fù)合材料的比電容量有很大的提高, 三對氧化還原峰完全來源于pani的氧化還原反應(yīng), 且氧化還原峰比較對稱, 電勢差較小, 說明可逆性良好.由于聚苯胺均勻地包裹在碳納米纖維表面, 與電解液充分接觸, 所以聚苯胺參與能量儲(chǔ)存的機(jī)會(huì)大大增加, 曲線中出現(xiàn)的較大的響應(yīng)電流和明顯的氧化還原峰都證明了這一點(diǎn). 在0.2 v(a/a)、0.5 v(b/b)和0.55 v(c/c)出現(xiàn)的三對氧化還原峰分別對應(yīng)完全還原態(tài)的聚苯胺(leucoemeraldine)和中間氧化態(tài)的聚苯胺(emeraldine)之間的轉(zhuǎn)化、聚苯胺過氧化降解生成的醌/氫醌以及中間氧化態(tài)和完全氧化態(tài)的聚苯胺之間的氧化

24、還原20,21.圖5 cnf電極的充放電曲線fig.5 constant current charge/discharge curves of cnf electrodes at current density of 100 ma·g-1圖4 cnf和pani/cnf循環(huán)伏安曲線fig.4 cyclic voltammograms of cnf (dotted line) and pani/cnf containing 44.4% pani (solid line) in 1mol·l-1 h2so4 solutionscan rate: 5mv·s-1; vol

25、tage range:-0.2-0.7v用恒電流充放電技術(shù)對組裝的模擬超級電容器進(jìn)行了對照實(shí)驗(yàn). 圖5是cnf電極在100 ma·g-1電流密度下的充放電曲線, 其呈現(xiàn)雙電層特有的線性, 體現(xiàn)雙電層特征14. 圖6是不同pani含量復(fù)合材料電極在100 ma·g-1電流密度時(shí)的充放電曲線. 可以看出, 在100 ma·g-1電流密度下充放電時(shí), 前者的放電時(shí)間僅有7.5 s, 而后者最少的(5.9%)放電時(shí)間也為247 s, 計(jì)算cnf電極的比電容量為0.3f·g-1.分析圖4、圖5和圖6, 可知在復(fù)合材料中cnf對比電容量的貢獻(xiàn)可以忽略, 這是由于cn

26、f布經(jīng)過高溫處理后,比表面積僅為1m2·g-1, 較小.故在計(jì)算復(fù)合材料的比電容量時(shí), 忽略了載體cnf的比電容量. 表2為在100 ma·g-1電流密度下不同pani含量的復(fù)合材料的比電容量 (cm)、比能量 (w) 和比功率 (p) , 由表可知, 隨著pani含量的增加, 比電容量和比能量先緩慢增大再減小, 比功率一直在減小.由于高溫處理過的cnf材料表面光滑, 比表面積小、疏水, 與電解液不親和, 故儲(chǔ)電荷少. 在cnf上沉積pani后, cnf表面形成粗糙的毛刺結(jié)構(gòu), 比表面積有所增大(pani含量44.4%復(fù)合材料比表面積為46m2·g-1 ), 聚苯

27、胺均勻包裹在碳納米纖維表面, 碳納米纖維不僅起到了骨架的作用, 提高了復(fù)合材料的導(dǎo)電性, 而且還增大了聚苯胺與電解液的接觸面積, 即提高了聚苯胺的利用率. 總之，復(fù)合材料的比電容量主要是由pani貢獻(xiàn)，碳納米纖維和聚苯胺的協(xié)同作用使復(fù)合材料的比電容量大于單一的碳納米纖維或純聚苯胺的比電容量是很有可能的. 結(jié)果表明：pani含量為44.4%時(shí), 復(fù)合材料的比電容量可達(dá)587.1 f·g-1, 比能量可達(dá)66.1 (wh·kg-1).研究表明本文制備的復(fù)合材料的比電容量大于文獻(xiàn)所報(bào)道的聚苯胺的比電容量22,23。然而隨著pani含量增加, 聚苯胺層厚度增加, 離子傳輸阻力增大,

28、 傳遞時(shí)間延長; 且由于pani電導(dǎo)率較低, 從而影響pani/cnf復(fù)合材料的導(dǎo)電性, 使得在測試時(shí)pani不能與電解液充分接觸, 而不能完全參與電極反應(yīng)過程, 使其利用率降低, 造成復(fù)合材料的比電容量和比能量降低14.圖6 pani/cnf電極在不同pani含量下的充放電曲線fig.6 constant current charge/discharge curves of pani/cnf electrodes with different pani contents at current density of 100 ma·g-1圖7 pani含量為44.4% pani/cnf

29、比電容量與電流密度的關(guān)系圖fig.7 variation of specific capacitance with current density of pani/cnf containing 44.4% pani表2 在100 ma·g-1電流密度下不同pani含量的復(fù)合材料的比電容量 (cm)、比能量 (w) 和比功率 (p) table 2 specific capacitance (cm), specific energy (w) and specific power (p) of cnf/pani composites with different pani content

30、s at current density of 100 ma·g-1contents/(%)cm/(f·g-1)w/(wh·kg-1)p/(w·kg-1)5.98.124.144.455547.8564.2571.4587.1563.061.663.564.366.163.3990.5651.0248.6141.6127.8表3是pani含量為44.4%的pani/cnf 復(fù)合材料的數(shù)據(jù). 由表可知, 在100 ma·g-1的電流密度下, 復(fù)合材料的比電容量可達(dá)587.1 f·g-1. 隨著電流密度的增加, 復(fù)合材料的比電容量緩慢減少

31、, 電流密度為800 ma·g-1時(shí), 復(fù)合材料的比電容量仍為553.4 f·g-1, 說明大電流下仍具有較好的充放電性能, 在大電流密度下, 比電容量和比能量降低主要是由于充放電速率過快, 大于電解液中的離子或質(zhì)子的擴(kuò)散和傳遞速率, 使得離子或質(zhì)子來不及進(jìn)入或離開電極表面, pani的氧化還原反應(yīng)不徹底, 利用率降低24. 同時(shí)可以看到, 比功率隨電流密度增大而增大, 是因?yàn)殡m然比能量隨電流密度增大而略有減小, 但隨著電流密度增大, 充放電時(shí)間迅速縮短所致, 故具有較高的比功率(1014.2 w·kg-1) , 體現(xiàn)了超級電容器具有更高比功率的優(yōu)點(diǎn)25.表3 p

32、ani含量為44.4% pani/cnf 復(fù)合材料在不同電流密度 (im) 下的比電容量 (cm)、比能量 (w) 和比功率 (p)table 3 specific capacitance (cm), specific energy (w) and specific power (p) of pani/cnf composite materials containing 44.4% pani at different current densities(im)im/(ma·g-1) cm/(f·g-1)w/(wh·kg-1)p/(w·kg-1)10020

33、0400600800587.1563.1559.2556.3553.466.163.462.962.662.3141.6296.2559.8954.61014.2圖9 pani含量為44.4% pani/cnf電極循環(huán)充放電曲線fig.9 the charge / discharge curves of pani/cnf containing 44.4% pani at current density of 5 a·g-1圖8 pani含量為44.4% pani/cnf比電容量與循環(huán)次數(shù)的關(guān)系fig.8 variation of specific capacitance of pan

34、i/cnf containing 44.4% pani with cycle numbers at current density of 5 a·g-1為了進(jìn)一步測試pani/cnf復(fù)合材料的循環(huán)穩(wěn)定性, 在1mol·l-1 h2so4溶液里，以5 a·g-1的電流密度進(jìn)行了1000次恒電流充放電測試(圖8和圖9). 由圖8可知, 復(fù)合材料經(jīng)1000次循環(huán)充放電后比電容量衰減28%, 低于純聚苯胺電極循環(huán)1000次46%的衰減量26, 穩(wěn)定性能較好. 圖9是循環(huán)中的部分充放電曲線. wang等13報(bào)道的電化學(xué)聚合pani/活性炭復(fù)合材料經(jīng)過50次充放電循環(huán)后比電容

35、衰減量達(dá)7.7%. lü等27在低溫條件下合成的樟腦磺酸摻雜聚苯胺微管循環(huán)500次比電容量損失12.8%, zhang等26通過電化學(xué)聚合單一cnts/pani復(fù)合膜經(jīng)過1000次充放電循環(huán)比電容衰減達(dá)32%. 本實(shí)驗(yàn)采用原位聚合法制備pani/cnf復(fù)合材料, 低溫下, 苯胺分子在cnf表面上的聚合反應(yīng)溫和, 鏈增長緩慢均勻, 在cnf表面生成毛刺結(jié)構(gòu)的聚苯胺并產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng), 因而具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性. 3 結(jié)論 采用原位聚合法制備具有毛刺結(jié)構(gòu)的pani/cnf復(fù)合材料, pani沿cnf均勻分布.這種結(jié)構(gòu)的納米復(fù)合纖維結(jié)合了cnf的高導(dǎo)電性和聚苯胺的大贗電容, 具有快速響應(yīng), 比

36、電容量大, 循環(huán)性能好等特點(diǎn). 復(fù)合材料在酸性電解液中具有良好的電化學(xué)性能, 在1mol·l-1 h2so4溶液中，pani含量44.4%時(shí), 比電容量和比能量分別達(dá)到587.1 f·g-1、66.1 wh·kg-1; 電流密度為800 ma·g-1時(shí), 其比功率最大可達(dá)到1014.2 w·kg-1; 在5a·g-1的大電流下, 經(jīng)過1000次充放電循環(huán), 比電容量衰減28%.因而采用原位聚合法制備的pani/cnf復(fù)合材料是一種潛在的超級電容器電極材料, 在移動(dòng)電源、電催化和燃料電池等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值.references:1

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