三氧化鉬及其與聚苯胺復(fù)合材料的制備、表征及電化學(xué)性能.pdf

1、超級電容器或電化學(xué)電容器由于具有功率密度高，充放電速度快，安全性高和循環(huán)壽命長等優(yōu)點成為連接電池和傳統(tǒng)電容器的紐帶，也被認(rèn)為是目前最具前景的電化學(xué)儲能形式，并廣泛應(yīng)用于便攜式電子裝置和電動汽車等。MoO3是一種非常重要的過渡金屬氧化物，由于其資源廣泛、價格低廉、對環(huán)境友好且電化學(xué)性能良好，目前已成為較有發(fā)展?jié)摿Φ某夒娙萜麟姌O材料。因此，基于MoO3這種超級電容器材料，我們開展了以下工作:
　　第一部分:以鉬粉和雙氧水為原料，在冰

2、水浴條件下，制得過氧鉬酸溶膠為反應(yīng)前驅(qū)體，接著采用傳統(tǒng)的水熱法大規(guī)模制備α-MoO3納米帶;此外，為了獲得結(jié)晶度高、形貌均一的MoO3納米帶，我們探究了反應(yīng)溫度(120-180℃)、反應(yīng)物濃度（過氧鋁酸溶膠濃度:0.125-0.5M）、反應(yīng)時間(4-24h)對納米帶結(jié)構(gòu)、形貌以及結(jié)晶度的影響，實驗結(jié)果表明反應(yīng)溫度為180℃，反應(yīng)物濃度為0.25M，反應(yīng)時間為12h的反應(yīng)條件下制得的α-MoO3納米帶形貌最均一、結(jié)晶度最高，為最佳反應(yīng)條件

3、。對在此最佳反應(yīng)條件下制得的α-MoO3納米帶進(jìn)行電化學(xué)性能測試，研究發(fā)現(xiàn)其比電容并不是很大，在掃描速率為1mVs-1時，α-MoO3納米帶比電容275Fg-1;電流密度為1Ag-1時，α-MoO3納米帶的比電容為267Fg-1;我們還對其進(jìn)行了電化學(xué)阻抗測試(EIS)，得到α-MoO3納米帶的ESR值為11.2Ω，表明α-MoO3納米帶電極材料存在很大的內(nèi)阻。
　　第二部分:在第一部分的研究基礎(chǔ)上，采用最佳反應(yīng)條件制得的α-Mo

4、O3納米帶，通過一種簡單的、綠色無污染不添加任何表面活性劑的方法在α-MoO3納米帶表面原位聚合一層導(dǎo)電層PANI，從而大規(guī)模制得新型MoO3/PANI一維同軸納米帶，采用掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線衍射(XRD)、傅里葉紅外光譜分析(FT-IR)、拉曼光譜分析(Raman spectroscopy)、熱重分析(TG)等表征手段對制得的產(chǎn)物進(jìn)行表征，證明制得的產(chǎn)物確為聚苯胺包覆α-MoO3的同軸納米帶結(jié)構(gòu)。

5、此外，還對MoO3/PANI同軸納米帶進(jìn)行了電化學(xué)性能，初始的α-MoO3納米帶和純PANI為對照組，試驗表明聚苯胺包覆在α-MoO3表面后形成的同軸納米帶結(jié)構(gòu)，由于二者之間的協(xié)同作用，其電化學(xué)性能得到顯著提高，MoO3/聚苯胺同軸納米帶在掃描速率為1mVs-1時，其比電容高達(dá)714Fg-1，而原α-MoO3和純聚苯胺在相同掃描速率下卻分別只有275Fg-1和167Fg-1，同時也明顯高于已報道的其它MoO3和導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的比電容

6、;電流密度為1Ag-1時，MoO3/聚苯胺同軸納米帶的比電容為632Fg-1，高于原α-MoO3納米帶(267Fg-1)和純聚苯胺（259Fg-1）;電化學(xué)阻抗測試(EIS)表明MoO3/聚苯胺同軸納米帶ESR值最小，為1.17Ω，而原α-MoO3納米帶、純聚苯胺的分別為11.2Ω和8.17Ω;循環(huán)穩(wěn)定性測試表明循環(huán)3000圈后，MoO3/聚苯胺同軸納米帶的保持率為76.7％，具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性，優(yōu)于原α-MoO3納米帶(66.9％)