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聚苯胺及碳质材料/聚苯胺复合物电化学性质的研究

作　者: 张荣荣
导　师: 蒋晓青
学　校: 南京师范大学
专　业: 物理化学
关键词: 聚苯胺纳米碳材料复合物电导率迁移率比电容
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

纳米级碳质材料与导电高分子之间的强相互作用以及协同效应可以提高高分子的电化学性能,所以这种复合物一直是研究的热点。其中,碳纳米管与聚苯胺之间形成的特殊核壳结构以及石墨烯较大的比表面,这些特点都利于电解质离子的扩散进而改善聚苯胺的电化学性质。本文主要研究了聚苯胺、碳纳米管/聚苯胺、石墨烯/聚苯胺三种膜的的电化学性能,并通过对比结果,分析说明纳米级碳质材料的掺入对导电高分子电化学性质的影响。首先,本文运用传统的电化学合成方法,制备出了聚苯胺、以及纳米级碳质材料与聚苯胺的复合物。通过扫描电镜与透射电镜对复合物的表观形貌和立体结构做了表征,还做了各类膜的红外吸收光谱,这些都有力的说明了碳质材料的掺入。并且,从电镜图可以看出,复合物之间所形成的是一种聚苯胺包裹碳纳米管的特殊核壳结构。其次,应用一种新的电化学技术在一个很宽的掺杂区域内分析比较了原位生长的聚苯胺膜以及碳质材料/聚苯胺复合膜的电导率和迁移率,通过对比发现碳纳米管/聚苯胺、石墨烯/聚苯胺复合物的电导率以及迁移率同纯聚苯胺相比都有提高。此外,本文还通过计时电位法测定了膜在不同电流密度下的充放电曲线,通过一系列的计算,得出聚苯胺及复合物的比电容值,结果显示复合物的比电容值也有显著的提高。因此,可以得出,碳质材料与聚苯胺链之间的相互作用以及所形成的特殊结构利于电子的转移,进而提高了电化学特性；此外,碳质材料与聚苯胺之间的协同效应也使得复合物的电容特性明显改善。

全文目录

目录  3-5
摘要  5-6
Abstract  6-7
第1章绪论  7-22
  1.1 聚苯胺概述  7-12
    1.1.1 聚苯胺的分子结构  7
    1.1.2 聚苯胺的掺杂机理  7-9
    1.1.3 聚苯胺的导电机理  9-10
    1.1.4 导电性的影响因素  10-11
    1.1.5 聚苯胺的主要合成方法  11-12
  1.2 碳纳米管概述  12-15
    1.2.1 碳纳米管的结构  12-13
    1.2.2 碳纳米管的制备方法  13-14
    1.2.3 碳纳米管的性能  14-15
    1.2.4 碳纳米管的预处理  15
  1.3 碳质材料/聚苯胺复合物概述  15-20
    1.3.1 复合物的制备  16
    1.3.2 复合物的形成机理  16-17
    1.3.3 复合物性能的变化  17-18
    1.3.4 复合物的电容特性  18-20
      1.3.4.1 超级电容器简介  18-19
      1.3.4.2 复合物的电容研究现状  19-20
  1.4 本课题的主要研究内容与方案  20-22
第2章聚苯胺及复合材料膜的制备与表征  22-33
  2.1 引言  22
  2.2 聚苯胺及复合材料膜的制备  22-27
    2.1.1 实验部分  22-27
      2.1.1.1 实验试剂  22-23
      2.1.1.2 实验仪器及设备  23
      2.1.1.3 CNT预处理步骤  23-24
      2.1.1.4 聚苯胺及碳质材料/聚苯胺膜的制备  24-27
  2.3 结果与讨论  27-31
    2.3.1 预处理后CNT的表征  27-29
    2.3.2 聚苯胺与复合材料的表征  29-31
      2.3.2.1 扫描电镜图谱分析  29
      2.3.2.2 透射电镜图谱分析  29-30
      2.3.2.3 红外吸收光谱分析  30-31
  2.4 本章小结  31-33
第3章聚苯胺及碳质材料/聚苯胺导电性能的研究  33-47
  3.1 引言  33
  3.2 实验部分  33-36
    3.2.1 实验试剂  33-34
    3.2.2 实验仪器及设备  34
    3.2.3 三电极体系的组装  34-35
    3.2.4 电化学测试  35-36
  3.3 结果与讨论  36-46
    3.3.1 聚苯胺的电化学性质  36-38
    3.3.2 碳质材料/聚苯胺电化学性质  38-43
    3.3.3 聚苯胺与碳质材料/聚苯胺的电化学性质比较  43-46
  3.4 本章小结  46-47
第4章聚苯胺及碳质材料/聚苯胺电容特性的研究  47-58
  4.1 引言  47
  4.2 实验部分  47-48
    4.2.1 实验试剂  47
    4.2.2 实验仪器及设备  47-48
    4.2.3 电化学测试  48
      4.2.3.1 工作电极Pt片的前处理  48
      4.2.3.2 电化学测试  48
  4.3 结果与讨论  48-57
    4.3.1 聚苯胺及复合膜的循环伏安图  48-49
    4.3.2 聚苯胺及复合膜的电容特性  49-57
  4.4 本章小结  57-58
第5章结论  58-60
  5.1 主要结论  58
  5.2 创新点及意义  58
  5.3 对今后工作的建议及展望  58-60
参考文献  60-67
在读期间发表的学术论文及研究成果  67-68
致谢  68

聚苯胺及碳质材料/聚苯胺复合物电化学性质的研究

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