1. 研究目的与意义
现在被大家公认的聚苯胺的结构式是由macdiarmid在20世纪末提出的聚苯胺是由连续的氧化单元(苯一醌)和连续的还原单元(苯一苯)组成的[6]。分子链的氧化还原程度不同直接会影响聚苯胺颜色、结构、组分的不同。
当分子链上全部是还原态的苯-苯式结构，基本上是绝缘体，不能应用于电容器及锂电材料。当分子链上一半为氧化单元一半为还原单元，此时的分子链的导电性最好，适合做电容器材料[7]，但是聚苯胺的可加工性能和循环稳定性差，这些限制了其实际应用。此外，聚苯胺的比表面积比较小仅有30m2/g，这使得聚苯胺在电极材料的应用当中，与电解液的接触面积较小，比电容值还有很大的提升空间[8]。因此许多研究者通过将聚苯胺与其他比表面积大的材料进行复合，来提升材料与电解液的接触面积，进而提升电化学性能。
2. 研究内容和预期目标
主要研究内容：参考文献合成聚苯胺和二氧化锰，并对合成材料进行表征。将二者分别进行物理复合与化学复合，复合的质量比为聚苯胺占二氧化锰的1%、2%、5%、8%、10%，制作电极依次测试聚苯胺、二氧化锰及MnO2/PANI复合材料的比电容。通过测试各个组分比电容的大小，选择最佳的复合方法和复合比例。
预期目标：得到电容大、能量效率高、稳定的MnO2/PANI复合电极材料。
3. 研究的方法与步骤
一、聚苯胺的制备：
17ml36%浓盐酸中加入100ml蒸馏水.三口瓶中加入4.7ml苯胺和50ml2mol/lhcl溶液，并在冰水浴5°c搅拌。取11.4g过硫酸铵加25ml去离子水溶解，逐滴加入三口瓶中，控制25min左右滴完，保持体系温度5°c以下。反应1 h，抽滤，用水洗涤。产品用剩余的hcl掺杂反应1h,过滤干燥，称重。
二、二氧化锰的制备：
4. 参考文献
| 1.胡毅, 陈轩恕, 杜砚,等. 超级电容器的应用与发展[J]. 电力设备, 2008, 9(1):19-22. 2.陈英放, 李媛媛, 邓梅根. 超级电容器的原理及应用[J]. 电子元件与材料, 2008, 27(4):6-9. 3.张玲, 唐冬汉, 熊奇. 超级电容器极化电极材料的研究进展[J]. 重庆大学学报, 2002, 25(5):152-156. 4.任晓敏. 聚苯胺复合材料的制备及电容性能研究[D]. 黑龙江大学, 2010. 5.孙银.超级电容器用二氧化锰基电极材料的制备及性能研究[D].大连海事大学.2013. 6.叶文虎.高导电性聚苯胺的制各及其分散性的研究[D].华侨大学.2012. 7.胡仲凯. 聚苯胺介孔复合材料的研究[D]. 2016. 8.Lee H Y, Goodenough J B. Supercapacitor Behavior with KCl Electrolyte[J]. Journal of Solid State Chemistry, 2015, 144(1):220-223. 9.王丰梅.二氧化锰作为超级电容器电极材料的研究[D]. 苏州大学.2017. 10.孙晓午.二氧化锰/聚苯胺纳米复合材料的制备及其在超级电容器方面的应用[D].重庆大学. 2016. |
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5. 计划与进度安排
1(第一周) 接受任务，查阅关于超级电容器的文献，了解关于本课题的研究背景、目的及意义，构思开题报告大纲。
2（第二周）根据构思完成开题报告，并完成英文文献翻译、为论文实验做准备。
3（第三－十三周）开始论文实验，结合参考文献，依次制备pani和二氧化锰。用两种复合方法，按不同的质量比复合mno2/pani的复合材料，对每个复合方法合成的材料进行电化学测试，并做材料的表征。
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