关键词： MnO2   纳米棒   超级电容器   电极材料   制备   电化学性能  

摘要： 以洋葱碳为还原剂,KMnO 4为氧化剂,稀硫酸溶液为溶剂,采用水热法一步制备 MnO 2纳米棒。利用 X射线衍射仪和透射电子显微镜分析了 MnO 2纳米棒的物相、结构、形貌；将 MnO 2纳米棒作为电极材料组装了超级电容器,采用电池测试系统测定了超级电容器的电化学性能。结果表明,所得到的产物为α-MnO 2,其直径为5~10 nm,长度为50-100 nm；以 MnO2纳米棒作为电极材料组装的超级电容器具有较高的比容量和稳定性,有望在超级电容器的研究和应用中得到推广。

关键词： 超级电容器   二氧化锰   复合材料   电化学性能  

摘要： 超级电容器是近几年发展起来的一种新型储能装置,具有功率密度高、使用寿命长、工作温度宽及充放电迅速等优异特性。超级电容器电极材料主要有三大类,即碳素材料、导电聚合物和过渡金属氧化物。在这三类电极材料中,过渡金属氧化物纳米材料作为超级电容器电极材料受到了广泛的关注与研究,其原因在于过渡金属氧化物种类多、价格低廉,尤其是具有丰富的法拉第准电容反应,因而该类材料的理论比电容值和能量密度都非常高。常见的过渡金属氧化物有MnO2、NiO以及CO3O4等,其中MnO2因其丰度高、窗口电位宽和环境友好而被列为研究重点。 本论文采用简易的电化学沉积法制备了几种MnO2纳米材料,并探讨其电化学性能差异的影响因素。首先研究了泡沫镍、石墨纸和碳纤维布这三种集流体对制备电极材料的影响。结果发现,碳纤维布背景电容大,易对电极材料电化学性能的准确性造成干扰；泡沫镍需使用酸液清洗其表面氧化层,废酸对环境危害大,且泡沫镍测试过程中易被氧化；而石墨纸背景电容较小,且十分稳定；因此石墨纸为最佳集流体。 随后,以石墨纸为基底研究前驱体溶液对制备MnO2纳米材料的影响。本论文分别对Mn(CH3COO)2、Mn(NO3)2和MnCl2三种溶液进行电化学沉积,发现电沉积Mn(NO3)2和MnCl2溶液均获得MnO2纳米球,而电沉积Mn(CH3COO)2溶液获得MnO2纳米片。电化学性能测试表明电沉积MnCl2溶液获得的MnO2纳米球质量比电容最高,2mV s-1扫描速度下达318Fg-1,1000次循环伏安测试后,质量比电容仍保持初始值的98%,因此相对于Mn(CH3COO)2和Mn(NO3)2溶液,MnCl2溶液更适合作为电沉积法制备高性能MnO2纳米材料的前驱体溶液。 基于以上研究基础,本论文进一步采用电化学沉积法合成了蓬松的海绵状MnO2/NiCo2O4超薄多孔纳米片复合材料,其蓬松的海绵状结构有利于电解液渗透到电极内部参与电极反应,并且便于电极材料向电解液释放循环产生的焦耳热,增加电极的循环稳定性；其超薄多孔纳米片有利于电极进行快速可逆的法拉第准电容反应,提高材料的倍率性能。MnO2/NiCo204复合纳米材料在电流密度为1和50Ag-1时质量比电容分别为935和700F g-1,即电流密度增加50倍时其质量比电容保持率达74.9%,倍率性能非常优秀。经过2.5万次的循环伏安测试后,材料的质量比电容仍保持初始值的103%,具有非常杰出的稳定性。MnO2/NiCo2O4复合纳米材料的比电容高、倍率性能优异且循环寿命超长,在高性能超级电容器中具有非常好的应用前景。

关键词： 超级电容器   导电聚合物   石墨烯   聚苯胺   聚吡咯  

摘要： 在众多超级电容器电极材料中，石墨烯高的比表面积，良好的机械特性和优异的导电特性使其在各个领域有着广泛的应用前景，而且石墨烯基的导电聚合物复合材料能够产生很好的协同效应，得到了越来越多科学工作者的关注。本论文在氧化还原法的基础上通过水热还原法制备石墨烯，采用电化学沉积法制备石墨烯/聚苯胺（吡咯）复合材料电极，是一种绿色可控的新方法，并对制备出的电极材料进行了结构表征和性能测试。具体研究内容如下： （1）通过Hummers法制备出氧化石墨，并对氧化石墨进行冷冻干燥，其形貌疏松多孔，呈海绵状。然后将超声分散后的氧化石墨烯进行水热还原。对其结构和形貌进行X射线衍射分析（XRD）和扫描电镜表征（SEM）并对石墨烯电极的电化学性能进行循环伏安，恒电流充放电和电化学阻抗技术测试，结果表明所制备出的石墨烯有很好的双电层电容特性，在电流密度为1A/g时其比电容为103F/g。 （2）石墨烯电极在不同苯胺浓度下电沉积不同时间制备出石墨烯/聚苯胺复合材料电极。利用SEM对其形貌进行表征，利用循环伏安，恒电流充放电以及电化学阻抗技术测试其电化学性能。其结果表明在苯胺浓度为0.4mol/L沉积20min时制备出的复合材料电极具有最好的电化学性能，在电流密度为1A/g时其比电容可达425F/g，循环伏安曲线中出现氧化还原峰呈现出了很好的赝电容特性。 （3）石墨烯电极在不同吡咯浓度下电沉积不同时间制备出石墨烯/聚吡咯复合材料电极。利用SEM对其形貌进行表征，利用循环伏安，恒电流充放电以及电化学阻抗技术测试其电化学性能。结果表明在吡咯浓度为0.2mol/L沉积22.5min时制备出的复合材料电极具有最好的电化学性能，在电流密度为1A/g时其比电容最大可达388F/g。

关键词： 锂空气电池   氧化锰   氧化钴   钴锰氧化物   催化剂   极化  

摘要： 采用沉淀法合成了不同钴锰含量的碳纳米管(CNTs)/钴锰氧化物纳米复合材料.利用XRD、SEM、TEM、BET和FT-IR等方法对材料进行了表征,考察了不同复合材料对锂空气电池放电及充电过程的影响,同时对循环性能进行了研究.结果表明:钴锰比例为4:0与0:4时,产物为CNTs/Co3O4与CNTs/Mn3O4,钴锰比例为3:1、2:2、1:3时,产物为CNTs/(Co,Mn)(Co,Mn)2O4。产物具有良好的分散性能,氧化物负载在碳管表面,其中CNTs/Mn3O4的分散性能最好。随着锰含量的增加,电池的放电性能提高,CNTs/Mn3O4的放电电压达到2.92 V。随着钴含量的增加,电池的充电性能提高,充电电压最低为3.80 V。钴锰比为3:1时的产物充放电过电势(△V)仅为1.05 V,5次循环后依然保持着良好的放电性能。

关键词： Fe3O4纳米棒/GNS   Fe3O4/C/r-GO   锂离子电池   电化学性能  

摘要： 锂离子二次电池具有比能量高、工作电压高、循环稳定性好、安全无污染等优点，是发展很快和最受重视的高能蓄电池之一。目前锂离子电池商用碳负极材料由于比容量低已不能满足锂离子电池在高功率器件中的应用需要，因此开发新型的高比能量的锂离子电池负极材料已成为电池研究领域的重要课题之一。FeO具有理论比容量高、资源丰富、价格低廉、环境友好的优点，是一种非常具有应用前景的锂离子电池负极材料。但是，它存在循环稳定性和倍率性能差的缺点。本论文在探索制备FeO和石墨烯的工艺条件基础上，原位合成了FeO纳米棒/GNS复合材料，用水热法一步合成了FeO/碳/还原的氧化石墨烯(简称FeO/C/rGO)复合材料并对其电化学性能进行研究。 以亚铁盐为铁源，水合肼为氧化剂，在pH>10的条件下，反应12h，可以形成单一物相的FeO磁性纳米粒子。亚铁盐原料不同，反应速率不同。纳米FeO在0.1C倍率下，放、充电比容量分别为1060和752mAh/g，首次库仑效率为71%，但是其循环性能和倍率性能差。 石墨经浓硫酸插层反应1h，高锰酸钾氧化反应2.5h，高温反应0.25h后基本氧化完全，其中含有较多的羧基、羟基和环氧基。水合肼可以将氧化石墨烯中羧基、羟基及部分环氧基团还原，并在石墨烯中形成较小的共轭区域。pH值、反应时间、热处理温度等对氧化石墨烯的还原程度有一定影响。制备的石墨烯片无序排列，任意卷曲，片层与片层之间相互堆积。GNS中具有3-4nm的介孔结构，其比表面积为373.42m/g，总孔体积为0.47mL/g。 以硫酸亚铁铵和氧化石墨为反应原料，在pH大于11的水热条件下成功合成了FeO纳米棒/石墨烯复合材料(FNGC)。FNGC中具有共轭结构，但有部分未还原的环氧基团。卷曲的石墨烯片层上覆盖着大量的FeO棒状结构，分布均匀，棒之间基本无团聚现象。FeO纳米棒直径11nm左右，长度大于100nm。FeO为反尖晶石磁铁矿晶相。石墨烯片层距离大约为0.41nm。N2吸附脱附曲线表明，FNGC的比表面积为180m/g，总孔体积0.26mL/g，具有介孔结构。通过对FNGC制备工艺条件如pH值、搅拌速度、反应温度、反应时间对产物形貌的影响，分析了FNGC的形成机理。FNGC负极首次放、充电比容量分别为：1538mAh/g和925mAh/g，库仑效率60.2%。在1C放、充电循环80次后，放、充电比容量保持率分别为80.5%和90%。在5C倍率下循环，依然具有66.78%和63.80%的放、充电比容量维持率。其电化学性能相对FeO纳米颗粒/石墨烯复合材料，得到了有效地改善。通过四氧化三铁的形貌，GNS的含量、热处理温度对FNGC电化学性能的影响研究发现FeO在石墨烯表面上的分布状况对复合物的倍率性能及循环稳定性有很大的关系。纳米FeO均匀地覆盖在石墨烯表面的复合结构是得到优良电化学性能的有力保障。 以FeCl3、葡萄糖、氧化石墨为原料，在15MPa，400℃下反应12h，一步合成了FeO/C/rGO复合材料(FCRG)。FeO主要附着在rGO片的边缘地带，并有一定的团聚现象。FeO为晶态，rGO结构中存在有共轭区域，但有部分含氧基团未被还原。FCRG具有比FeO/C更好的循环稳定性和倍率性能。 本论文的研究为过渡金属氧化物锂离子电池负极材料的进一步开发奠定了良好的基础，也为合成一维金属氧化物/石墨烯复合材料提供了一条有效的途径。

关键词： 中空   纳米线   纳米管   电极材料   锂电池  

摘要： 锂离子电池具有能量密度高、环境友好、循环寿命长等优点，在移动通讯等便携电子设备中得到了广泛应用。电极材料是影响锂离子电池性能的关键。目前，锂电池中所用的传统电极材料存在着利用率低、锂离子扩散慢、极化大等问题，制约着锂电池性能的提升。纳米材料具有反应活性高、有利于电荷传导和物质输送以及独特的结构优势，可以有效地提高锂电池的性能，其组成、结构、形貌与性能之间的关系需深入研究。因此，本文主要研究了中空Li4Ti5O12、ZnCo2O4纳米线和中空LiMn2O4纳米管的制备及电化学性能。主要内容如下： （1）以C球为模板，利用水热法和固相反应法制备出中空尖晶石型Li4Ti5O12。利用XRD、SEM、TEM和电化学测试系统对样品的物相组成、微观结构、形貌和电化学性能等进行了表征及测试。结果表明：中空微球的直径大约为480nm，壁厚大约为50nm。中空微球在不同的电流倍率下，表现出了较好的倍率性能，尤其是0.2C下，首次放电容量达到174mAh/g，几乎是Li4Ti5O12的理论容量，在100次循环以后，容量还能保持在129mAh/g，容量滞留率达到74%，表现出较好的循环寿命和循环稳定性。这主要是由于中空结构的Li4Ti5O12缩短了锂离子的扩散路径，有利于锂离子的快速脱嵌，能明显提高材料的动力学性能。 （2）运用水热/溶剂热法制备出了立方体ZnCo2O4，运用牺牲模板法制备出了1D结构的ZnCo2O4纳米线。对两种材料进行了FTIR、XRD、SEM、TEM表征和电化学测试。结果表明：得到的为立方相尖晶石结构的ZnCo2O4。立方体ZnCo2O4颗粒较大，粒径约为2.5μm，ZnCo2O4纳米线颗粒较小，粒径约为150nm。循环伏安曲线对于不同形貌和大小的电极材料具有很强的敏感性。两种不同形貌材料的电容量的差异主要是由于材料的结构和形貌不同所引起的，纳米线由于是中空结构，且表面有很多的孔，颗粒尺寸在纳米级，这能够极大的缩短锂离子的扩散路径，提高其动力学性能，从而具有更高的电容量，而立方体颗粒较大，不容易脱嵌锂，因此具有相对较低的电容量。 （3）运用固相反应法以α-MnO2作为牺牲模板制备出了尖晶石LiMn2O4中空纳米管和掺杂不同含量的Co的Co-LiMn2O4纳米管。中空纳米管的长度约为1-3μm，管径约为175nm，纳米管的壁厚约为70nm。通过掺杂不同含量的Co，确定了最佳的掺杂量（LMO-1），对未掺杂的LMO和最佳掺杂的LMO-1进行了电化学测试并进行了性能的比较。电化学测试结果表明，具有中空结构的LMO纳米管具有较好的电化学性能，首次放电比容量达到115mAh/g，50次循环后容量还能达到77.4mAh/g，容量滞留率为67%。掺杂Co之后的LMO-1首次放电比容量达到126.6mAh/g，50次循环后还能达到100mAh/g，容量滞留率为79%，表现出了更加优异的电化学性能和循环稳定性。上述结果表明，LiMn2O4和Co-LiMn2O4纳米管将会成为一种比较有前途的高能锂电池正极材料。

关键词： 超级电容器   电化学性能   氢氧化镍(钴)   石墨烯   复合材料  

摘要： 过渡金属氧化物或氢氧化物能在电极/液面间产生高度可逆的氧化还原反应，由此产生的法拉第赝电容远远高于碳基材料所产生的双电层电容，其优异的电容性能使过渡金属氧化物电极材料备受关注。然而，RuO2、IrO2这种典型的过渡金属氧化物由于其价格昂贵，不适合广泛地推广应用。本论文通过不同方法制备了不同微观形貌的纳米氢氧化镍（钴）、石墨烯/氢氧化镍（钴）复合材料并将其用作超级电容器电极材料，通过XRD、SEM、TEM、Raman、XPS等测试手段对其微观结构和形貌进行了分析，通过循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等测试方法对其电化学性能进行了研究。 本文采用水热法制备了棒刺状Co（OH）2及石墨烯（GNS）/Co（OH）2复合材料，实验结果表明，GNS的加入有效改善了Co（OH）2的导电性，在2mV·s-1的扫速下，其比容量由261F·g-1上升到370F·g-1；虽然GNS的加入可以有效改善Co（OH）2的导电性，但GNS含量过高时会出现分散不均问题。通过SEM测试可知，当GNS含量超过3.8%时，形成的微观结构已经不是之前的片层结构而是团聚的大颗粒，从而影响其电学性能。通过循环伏安电化学测试可知，当GNS的含量增加到14.6%时，复合材料的比容量只有286F·g-1。 采用水热法、共沉淀法、微波法制备了三种不同微观结构的Ni（OH）2及GNS/Ni（OH）2复合材料，并测试其电化学性能。采用水热法制备Ni（OH）2时主要考察不同水热温度和时间所制备样品的电化学性能的差异，水热法制备的Ni（OH）2呈现无定形的片状结构，随着水热时间和水热温度的升高，其比电容呈现下降的趋势，主要原因是水热时间过久会使晶粒尺寸生长过大，水热温度过高会影响晶粒的成核过程，导致其比电容的下降。循环伏安电化学测试表明：当水热温度为100℃，反应4h时制得的样品表现出良好的电学性能，在2mV·s-1的扫速下其比容量可达到1494F·g-1。采用共沉淀法制备Ni（OH）2时，本文主要考察反应溶液浓度对所制备样品的电学性能的影响。通过SEM及TEM表征可知，共沉淀法制备的Ni（OH）2呈现类似花瓣状的三维结构，GNS的加入使得Ni（OH）2晶粒尺寸有所减小，分布也更加均匀，说明GNS的加入对晶粒的成核和生长阶段有一定的影响。通过循环伏安电化学测试可知，当反应溶液浓度为0.1M时，所制备的GNS/Ni（OH）2复合材料的颗粒较小，在5mV·s-1扫速下其比容量为1744F·g-1。采用微波法制备的Ni（OH）2呈现花瓣状，花瓣的直径在300～400nm之间，厚度在7nm以内，加入GNS之后其直径下降到200～300nm之间，厚度降低到3.5nm，在2mV·s-1扫速下其比容量从1583F·g-1增加到1734F·g-1。 另外，本文还用微波法制备的GNS/Ni（OH）2复合材料与多孔石墨烯分别作为电容器的正负极成功组装了非对称超级电容器，在0～1.6V的电压区间，6M KOH电解液中进行测试，非对称超级电容器表现出了良好的可逆性、稳定性及电容性能。最高比电容为218.4F·g-1，能量密度可达77.8kW·kg-1，性能优于现阶段报道的以碳基和Ni（OH）2材料组装的非对称超级电容器。另外，在功率密度为15.2kW·kg-1时，能量密度仍能保持13.5kW·kg-1。此非对称超级电容器还表现出了卓越的循环寿命，当循环了2000圈之后，仍有初始比容量的93.6%。

关键词： 碳纳米管   二氧化锰   聚苯胺   超级电容器  

摘要： 超级电容器（Supercpaaciotr）因其功率密度大、充电电池能量密度高、可快速充放电、寿命长等优点，作为一种新型能源愈来愈受到人们的关注。各种碳材料是超级电容器中最早使用的电极材料，应用也最广。自1991年发现以来，碳纳米管就引发碳材料的研究的新热潮，因其独特的纳米尺度的中空结构、结晶度高、较大的比表面积、良好的导电性，将其用作超级电容器电极材料进行了大量研究工作。但纯碳纳米管的超级电容器比容量相对小，将碳纳米管与导电聚合物或金属氧化物的复合材料作为超级电容器的电极材料是目前发展的主要趋势。 本文利用碳纳米管作为基体，制备了双壁碳纳米管/二氧化锰复合材料及多壁碳纳米管/聚苯胺（MWNT/PANI）复合材料，并进一步将MWNT/PANI复合材料碳化，制备碳复合材料。本文采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等表征方法对制备的样品的微观形貌进行了分析，通过循环伏安，恒流充放电，交流阻抗等电化学测试研究了样品电化学性能。 采用微波法制备了不同MnO2含量DWCNT/MnO2复合材料，并对二氧化锰在碳纳米管表面负载机理进行研究，同时考察不同MnO2含量对DWCNTs/MnO2复合材料电化学性能的影响。高锰酸根离子浓度较低优先在碳纳米管内负载沉积，浓度较高则主要在碳纳米管外表面负载沉积。由于制备的复合材料的特殊结构，DWCNTs/MnO2复合材料中的DWCNTs和MnO2两种组分之间存在协同效应，因而复合材料的电化学性能良好，不仅具有良好的导电性，而且电化学可逆性好，容抗性强。其中DWCNTs-85%MnO2复合材料，不仅具有高的比容量(240.2F·g-1在2mV·s-1的扫速下)，优良的循环稳定性（循环2000圈后，容量仅衰减6.8%）。 通过原位聚合制备了多壁碳纳米管/聚苯胺（MWNT/PANI）复合材料，同时考察不同MWNT含量对MWNT/PANI复合材料电化学性能的影响。结果表明，复合材料的比容量与多壁管含量有关，MWNT含量低（如MWNT/PANI-1:50，MWNT/PANI-1:80）时，复合材料的容量比纯PANI的低，而MWNT含量较高时（MWNT/PANI-1:20）时，复合物的容量比纯PANI高。 因此论文进一步对这些MWNT/PANI复合材料进行碳化处理，研究其做为碳复合材料的电化学性能。经碳化处理，相比碳化前的聚合物，容量有所提高，如在2mV·s-1扫速下，C-MWNT/PANI-1:50样品的比容量为261.7F·g-1F远远高出MWNT/PANI-1:50的120F·g-1。纯聚苯胺碳化物（C-PANI）和C-MWNT/PANI-1:50两个碳化样品进行循环寿命测试，可知这两者的比容量在100mVs-1的扫速下循环2000圈后，相对初始比容量，分别仅衰减13.5%、12.6%，具有极高的循环保持率。 最后，论文还研究了微波还原氧化石墨（GO），制备了MWGO样品。其在2mV·s-1时的比容量为182.6F·g-1。在原始GO溶液中添加KOH制备了MWKGO样品。KOH的加入，能进一步对微波样品表面改性，并在其表面造孔径约2～3nm的微孔，而该孔径为最适孔径，能有效地利用电极活性材料。对MGKGO样品进行循环寿命测试，5000圈后仅衰减11.2%，其电化学性能稳定。

关键词： 聚合苯胺   有机合成   界面聚合   质子酸掺杂  

摘要： 基于聚苯胺优良的物理特性与特殊的掺杂机制,并考虑到其在充放电过程中存在循环稳定性差的不足,本文以杂多酸作为质子酸掺杂剂以及碳纳米管分散剂,分别采用超声氧化聚合法和界面聚合法,来复合氧化聚合苯胺,系统研究了聚苯胺基复合电极材料的制备工艺、微观结构、电容特性以及双电层电容与法拉第赝电容两种形式复合电容的协同作用机理。主要研究内容包括：\n ⑴采用超声氧化聚合法,以自制的不同钒取代的磷钼杂多酸Hn+3PMo12-nVnO40(n=1、2、3)配合过硫酸铵(APS),合成了三种聚苯胺基复合电容材料H4PMo11VO40／PANI、H5PMo10V2O40／PANI、H6PMo9V3O40／PANI。按照原始反应物物质的量比,PMo11V:APS:An=1／2:7／10:1,PMo10V2:APS:An=1／3:9／10:1,PMo9V3:APS:An=1／2:9／10:1条件合成的复合材料具有较好的电容特性,APS为主要氧化剂,PMo12-mVn起辅助氧化的作用,且PMo11V所起的氧化作用高于PMo10V2和PMo9V3,对聚苯胺性能的影响灵敏度更高。通过元素分析、红外(IR)光谱、X-射线衍射图谱(XRD)分析得出复合材料为杂多酸与聚苯胺的复合掺杂物。0.5 mol／L H2SO4电解液,-0.1～0.7 V电位范围内通过循环伏安、恒流充放电、循环寿命等电化学测试,三种电极材料均表现法拉第赝电容特征,且电容量的高低顺序为:PMo9V3／PANI>PMo10V2／PANI>PMo11V／PANI。重点研究了PMo9V3／PANI材料的充放电性能与循环稳定性,得出该材料表现大电流充放电特性,在1.5 A／g电流密度下,首次充电比电容量160.643 F／g,放电比电容量153.225 F／g,充放电效率95.38％。经过500次循环充放电后,充电比电容量降到140.543 F／g,衰减率12.51％,放电比电容量降到139.528 F／g,衰减率8.94％,充放电效率99.27％,对比首次充放电效率,该电化学参数值在循环过程中有所提升。\n ⑵采用界面聚合法合成PMo9V3／PANI电极材料,以二氯甲烷为有机相分散剂,通过正交实验获得的最佳工艺条件为:苯胺单体浓度0.30 mol／L、APS浓度0.25 mol／L、PMo9V3与APS配合比例物质的量比(1／2)／(9／10)、反应时间12 h、反应温度15℃。极差分析各因素的影响顺序为:PMo9V3与APS配合比例>APS浓度>反应温度>反应时间>苯胺单体浓度。扫描电镜(SEM)图表明,界面聚合法合成的PMo9V3／PANI为圆球椭球共存形貌,而采用超声氧化聚合法获得的形貌为圆球形。进一步通过循环伏安、交流阻抗、恒流充放电测试来比较两种不同制备方法所获得材料的电化学性能,我们发现采用界面聚合法合成的PMo9V3／PANI电极材料的电化学性能要强于超声氧化聚合法。\n ⑶在界面聚合法获得二元复合物的基础上,将碳纳米管均匀分散于PMo9V3溶液中,原位聚合苯胺制得CNT／PMo9V3／PANI三元复合电极材料。通过电导率与交流阻抗曲线分析碳管最佳掺入量:相对苯胺单体质量分数0.8％。SEM分析三元复合为碳管表面均匀包覆聚苯胺的准一维材料。通过电化学测试,该材料的电容性能高于同法制得的二元材料,且表现大电流充放电特性,在2.5A／g电流密度下,首次充电比电容量289.157 F／g,放电比电容量276.665 F／g,充放电效率95.68％。经过500次循环充放电后,充电比电容量降为270.006 F／g,衰减率6.62％,放电比电容量降为268.386 F／g,衰减率仅有3.0％,充放电效率99.40％,对比首次充放电效率,该电化学参数值在循环过程中同样有所提升。\n ⑷分析得出,之所以复合材料表现出单一材料所不及的电容性能,是由于一方面,杂多酸作为质子酸掺杂剂,大体积阴离子掺杂到聚苯胺链间,可以尽量减少聚苯胺在循环充放电时引起的体积收缩与膨胀；另一方面,碳纳米管的中空结构也可以吸收聚苯胺的体积效应,达到提高导电率增加电容重现性的目的；再次,杂多酸又是一种很好的碳管分散剂。同时具备电容特征的三种材料通过复合后,可以将双电层电容与法拉第赝电容两种电容表现形式协同起来,最终实现复合增强的目的。

关键词： 纳米金刚石   电化学   亚硝酸盐   氧化钛修饰   载体材料   铂催化剂  

摘要： 纳米金刚石作为一种功能性碳材料,兼具金刚石和纳米材料的双重特性。它具有很高的机械强度,化学惰性和热稳定性,可以承受较强的电化学负荷,而且具有很强的抗中毒、抗污染能力,可以在强腐蚀的介质中长期稳定工作,在电分析领域有着很好的应用前景;另一方面它作为纳米材料,具有巨大的比表面积和较高的表面活性,是极具潜力的电催化剂载体材料。 本文通过循环伏安曲线研究了纳米金刚石粉末电极的基本电化学性质。纳米金刚石粉末电极在KCl底液中电势窗口范围约为2.2 V,背景电流在10-6 A数量级上。典型氧化还原对[Fe(CN)