親水性聚合物改性炭的制備及其超級(jí)電容性能研究.pdf

1、本論文綜述了超級(jí)電容器電極材料的研究進(jìn)展，并以苯乙烯單體為原料，合成炭微球、介孔炭和互通多孔炭。采用聚合物接枝的方法，將親水性優(yōu)良的聚乙二醇(PEG)接枝在炭微球、介孔炭和互通多孔炭表面，改善其作為電極材料在電解液中的浸潤(rùn)性。利用掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)和氮?dú)馕摳綔y(cè)試(BET)表征了合成材料的結(jié)構(gòu)特征;采用紅外光譜(FTIR)和X射線光電子能譜儀(XPS)表征了材料表面的官能團(tuán);用分散性表征合成材料在電解液中的浸潤(rùn)性;并

2、用電化學(xué)工作站對(duì)合成的材料進(jìn)行了循環(huán)伏安、恒電流充放電和交流阻抗等超級(jí)電容性能測(cè)試。主要內(nèi)容如下:
　　(1)以懸浮聚合法制備聚苯乙烯微球，經(jīng)高溫炭化得到炭微球，將這種炭微球用接枝法進(jìn)行PEG改性制得改性炭微球電極材料。SEM照片和BET測(cè)試表明改性前后炭微球結(jié)構(gòu)基本不變。FTIR測(cè)試和XPS測(cè)試表明PEG成功接枝在炭微球表面。分散能力表明親水改性能夠明顯改善炭微球的浸潤(rùn)性能。超級(jí)電容性能測(cè)試表明，PEG接枝改性1d的炭微球(P-

3、Csa-1D)電極材料的贗電容完全消失，比容量為168 F/g，大功率性能優(yōu)良（50 mA/cm2保持5 mA/cm2電流密度下比容量的53％），3000次充放電保持首次充放電81％，本征阻抗為0.94Ω;改性炭微球電極材料在1M NaNO3電解液中與在1M KOH電解液中的比容量基本差不多，但在1M KOH電解液中的大功率性能較高。
　　(2)利用RAFT活性聚合的方法合成聚苯乙烯，高溫炭化后得到介孔炭。將這種介孔炭用接枝法進(jìn)行

4、PEG改性制得改性介孔炭電極材料。TEM圖片和BET測(cè)試表明所合成炭材料為介孔炭材料。分散能力表明改性能夠明顯改善介孔炭浸潤(rùn)性能。超級(jí)電容性能測(cè)試表明PEG接枝改性1d的介孔炭的比容量從12.5 F/g提高到27.5 F/g。
　　(3)采用超濃乳液聚合合成互通多孔聚苯乙烯，高溫炭化后得到互通多孔炭，將這種炭用接枝法進(jìn)行PEG改性制得改性互通多孔炭電極材料。SEM圖片和BET測(cè)試表明改性前后的互通多孔炭結(jié)構(gòu)基本不變。分散能力表明改