基于氧化铝模板法的纳米结构聚苯胺的制
毕业论文关键词：PAA模板；纳米聚苯胺；原位镀金；电化学沉积
Title Morphology of Template-Grown PANI Nanowires and Its Effect on the Electrochemical Capacitance of Nanowire Arrays Abstract Nowadays,PANI (PANI) is an excellent kind of material applied in super-capacitors, moreover,nano PANI has better performance. The ordered PAA template is fabricated in oxalic acid solution and the process of though-hole was developed by a method of step-by-step voltage decrement.Then,in-situ gold-plated method and the electrochemical deposition method were used to deposit PANI into PAA template.At last,cyclic voltammetry(CV),constant voltage method and electro-chemical impedance spectroscopy(EIS) were used to make a contrastive analysis of electrochemical properties of common PANI and one-dimensional nano PANI. The results show that, compared to the common PANI , one-dimensional nano PANI exhibits lower dynamics relaxation; higher specific capacitance, energy density and power density; and lower charge transfer resistance.These advantages indicates that one-dimensional nano PANI will be widely applied in super-capacitors in the future.
Key words:PAA template;Nano-PANI;In-situ gold-plated method; Electrochemical deposition
目录
1绪论 .. 1
1.1研究背景 ... 1
1.2 PAA模板的制备 .. 1
1.2.1 二次氧化法 1
1.2.2 预压印法 2
1.2.3 硬氧化法 2
1.3 PAA模板阻挡层的去除 .. 2
1.3.1 酸腐蚀法 2
1.3.2 阶梯降压法 2
1.3.3 剥离法 2
1.4 PANI . 3
1.4.1PANI的结构 ... 3
1.4.2PANI的性质 ... 4
1.5研究内容 ... 4
2.1实验试剂和设备 ... 4
2.2铝箔预处理 ... 5
2.3高压草酸制备聚苯胺 ... 6
2.3.1 单面阳极高压制备 PAA模板 .. 6
2.3.2 双面阳极高压制备 PAA模板 .. 7
2.4低压制备 PAA模板 . 8
2.5双层铝箔一步法 ... 9
2.6 PAA阻挡层的去除 10
2.6.1 阶梯降压法 .. 10
2.6.2 降压逆电剥离 .. 11
3.纳米PANI的制备及其电化学性能研究 11
3.1实验试剂和设备 . 11
3.2 前处理过程 13
3.3 一维PANI的电化学制备 13
3.3.1 镀金工艺 .. 13
3.3.2 镀金后的 PAA模板在扫描电子显微镜下的照片 14
3.3.3 恒压法制备纳米聚苯胺 .. 14
3.3.4PANI的结构和形貌分析 . 15
3.4 PANI的电化学分析 .. 16
3.4.1CV测试 16
3.4.2 恒流充放电测试 .. 17
3.4.3 电化学阻抗测试 .. 18
结论 ... 20
致谢 ... 21
参考文献 ... 22
1绪论 1.1研究背景 电化学电容器是一种新型储存能量的仪器，它的性能鉴于传统电容器和电池之间，比传统电容器具有更高的比能量，相比电池具有循环使用寿命长，充电时间短，放电效率高，比功率高等优点[1]。 超级电容器的电极材料可分为三类：多孔碳材料（活性炭、碳纤维、碳纳米管等），金属氧化物（RuO2、IrO2等）以及导电聚合物（聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩及其衍生物等）[2]。相较于其他两类材料，导电聚合物具有成本低、比容高、充放电时间短等优点[3]，因而深受研究者的重视。其中，聚苯胺（PANI）由于原料易得、合成简单、环境稳定性好、导电范围宽、在不同氧化之间能够进行可逆的氧化还原反应以及独特的酸碱掺杂机制等特性，而成为最有实际应用前景的导电聚合物之一[4]。 制备一维PANI纳米材料的一种有效方法是模板法，它的优点是纳米材料形状主要由模板控制，可以制备大面积的纳米材料，且模板可以互不影响，源]自{优尔·~论\文}网·www.youerw.com/相互隔离[5]。对于多孔阳极氧化铝模板（PAA），改变实验条件（如电压，温度，电解质）可以得到不同孔径，有序度的纳米孔的模板，大大提高了纳米材料的使用范围。因此它在很多方面具有很广阔的前景，比如移动通讯，消费电子，航空航天，国防科技[6,7]。