聚吡咯的电化学合成及在超级电容器中的应用

论文摘要

聚吡咯（PPy）具有良好的电化学活性,在超级电容器领域有很好的应用前景。本文采用了电化学方法合成了聚吡咯；利用循环伏安扫描和恒电流充放电实验研究了聚吡咯在0.5 mol·L-1 H2S4和1.0 mol·L-1 KCl溶液中的电容性能；采用红外光谱（FT-IR）分析了聚吡咯的振动吸收；以聚吡咯为电极,1 mol.L-1 KCl（pH=6.0）溶液为电解液,组装了模拟超级电容器,研究了其电容性能。研究发现,在一0.4～0.6 V及-0.2～0.6 V（vs.SCE）电位范围内,由于比之HS04-,C1-容易在聚合物中掺脱杂,因此PPy在1 mol·L-1 KCl（pH=6.0）溶液中的电容性能优于在0.5 mol·L-1 H2SO4中。聚合体系酸度对聚吡咯的电容性能有很大的影响。酸度不超过[H+]=1.0 mo1·L-1时,随着聚合体系酸度的增加,制备的聚吡咯在1 mol·L-1 KCl（pH=6.0）溶液中的比电容逐渐增大,其中,[H+]浓度为1.0 mol·L-1时制备的PPy比电容最大,达到544.6 F·g-1（充放电电流密度：1 mA·cm-2）。但酸度增加到[H+]=1.3mol·L-1时,比电容下降。氯掺杂聚合物的FT-IR谱图上,在3443、1623、1430 cm-1及625cm-1处出现了聚吡咯及掺杂Cl-的特征吸收峰。以聚吡咯为电极,1 mol·L-1 KCl（pH=6.0）溶液为电解液,组装了模拟超级电容器,其在-0.4～0.6 V（vs.SCE）电位范围内,以3 mA·cm-2的电流密度进行恒电流充放电时（循环充放电250次）,比电容达136.4 F·g-1,库仑效率达97.6%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 前言
• 1.1 导电聚合物简介
• 1.1.1 导电聚合物的制备方法
• 1.1.2 导电聚合物的性能及应用
• 1.2 聚吡咯的研究进展
• 1.2.1 聚吡咯的基本性能
• 1.2.2 吡咯的聚合机理
• 1.2.3 聚吡咯的合成方法
• 1.2.4 聚吡咯的应用
• 1.3 超级电容器简介
• 1.3.1 超级电容器原理
• 1.3.2 超级电容器的特点
• 1.3.3 超级电容器电极材料
• 1.3.4 超级电容器的应用
• 1.4 本论文工作
• 第2章 实验部分
• 2.1 实验体系
• 2.2 实验仪器
• 2.3 化学试剂
• 2.4 实验原理
• 2.5 实验步骤
• 2.5.1 碳纤维电极预处理
• 2.5.2 吡咯提纯
• 2.5.3 吡咯的电化学聚合
• 2.5.4 聚吡咯电容性能研究
• 2.5.5 聚吡咯循环充放电寿命测试
• 2.5.6 组装模拟超级电容器
• 2.5.7 红外吸收光谱测试
• 第3章 结果与讨论
• 3.1 膜质量对聚吡咯电容性能的影响
• 3.2 聚合体系酸度对聚吡咯电容性能的影响
• 3.3 聚吡咯循环充放电寿命测试
• 3.4 红外吸收光谱测试
• 3.5 模拟超级电容器组装
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢