1。4三元复合材料电化学性能研究

这里所说的三元复合材料是用超级电容器电极材料（比如有导电高分子、碳材料和金属氧化物/硫化物）采用一些方法手段进行互相之间的掺杂完成制备，通常在三者之间的协同作用的基础上，进而增大超级电容器电极材料的电化学性能。在超级电容器电极材料的研究推广使用方向，Hou等[12]人采用一定手段制备导电高分子、碳纳米管以及金属氧化物（MnO2），致力于达成三元复合材料最优良的电化学特性，其间对制作的工作电极采取循环伏安法、恒流充放电等测试，测试得该物质比电容可达426Fg-1，并且在MnO2含量为60%的前提下，材料薄膜依然呈现出比电容为201Fg-1的效果；在历经上千次循环后，电容衰减大约仅为1％，即可看出材料的循环稳定性很好。再有Yan等[13]人在PANI原样上负载多孔碳/MnO2的实验思路，也是采用的化学氧化法，从而制备出样品聚苯胺/多孔碳/二氧化锰，且分析测试在酸性电解质中也能表现出极好的电化学性能，电流密度1Ag-1下，样品质量比电容为694Fg-1；历经循环充放电千次后，仍可测出样品的电容保持率达89%。数据显示，取用导电高分子、金属类氧化物和碳材料相互杂化而得的产物，其电化学性能得到一定程度地改良。

考察PANI作超级电容器电极试样，在对PANI进行掺杂改性时，一般会使用例如无机酸（HCl）或有机酸（柠檬酸），在应用过程中，电极材料进行充放电，利用H+的嵌入/脱出的方式来实现能量的存储[14-16]。已经证实部分金属离子的掺杂可使聚苯胺分子的微观结构产生变化，且金属离子的掺杂/去掺杂便于使聚苯胺化合物的电化学性能和循环寿命得到提升。与PANI杂化的金属离子，一般可分作两种，这一划分主要是根据其掺杂机理的差异而来：①对于采用赝质子化掺杂的标准电极电位略低的金属离子，只与PANI链上的亚胺基产生反应，不改变PANI链上电子数目[17]。②另一方面，标准电极电位相对高的金属离子（如Cu2+），既存在赝质子化掺杂，也能与聚苯胺杂化产生化学反应[18,19]。跟同一比表面积下碳材料的双电层电容器作比较，金属氧化物的法拉第赝电容能产生极大的比电容和比能量，目前具备良好电化学性能的锰金属的研究越来越能够引起研究人员的关注，在本课题的第3章将进行讨论。化合物MnO2作为超级电容器材料时，会有电荷转移的电阻较大的缺点，现在的研究方向通常是利用掺杂和改性以达到增大MnO2比电容和增强导电性的目的。三元复合材料的制备丰富了材料类型，也将为人们生产生活做出贡献。来*自-优=尔,论:文+网www.youerw.com

1。5选题意义和研究内容

目前，氮掺杂多孔碳材料掺杂其它物质的研究是高性能超级电容器电极材料研究方向的热点，三元复合材料能够改善材料的电化学性能，使其应用范围更广。原料中蒙脱土（OMMT）是天然硅酸盐物质，具备一维层状纳米结构和进行阳离子交换的特性，且来源广泛、储藏丰富，用作实验研究过程的便于开展实验的原料载体。实验中用蒙脱土作载体，三聚氰胺、葡萄糖分别作N源、C源，首先水热法制备出活性碳材料包裹着蒙脱土试样，之后再将其与三聚氰胺均匀有效混合，经预氧化、碳化及在KOH活化之后，而后杂化合成出NMC材料，然后再在NMC的基础上，复合生成NMC与PANI复合的材料，记作NMC@PANI。基于此，本课题研究内容是：①Ni2+、Co2+分别与H+共掺杂氮掺杂多孔碳@PANI复合材料，考察其微观结构的变化，及不同含量金属离子与H+共掺杂对材料的电化学性能的影响。②采取超声、化学氧化法生成NMC@PANI@MnO2三元复合试样。使用傅立叶红外光谱、扫描电镜与X射线衍射等手段对合成样品的组分、结构和形貌特征进行考察，并使用电化学工作站分析测定在不同PH电解液中该三元复合材料的电化学性能。