微納米結(jié)構(gòu)聚苯胺的制備與性能研究

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1、河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文微納米結(jié)構(gòu)聚苯胺的制備與性能研究摘要近年來,聚苯胺因原料易得、合成簡單、環(huán)境穩(wěn)定性好和電化學(xué)特性優(yōu)良而成為目前導(dǎo)電聚合物領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),特別是微納米結(jié)構(gòu)聚苯胺因其潛在的包括在分子導(dǎo)線、生物傳感器、氣體分離及光電子器件等領(lǐng)域的應(yīng)用而備受人們的關(guān)注。本文運(yùn)用化學(xué)氧化法,以兩性結(jié)構(gòu)物質(zhì)為摻雜劑制備出聚苯胺微納米管,選用微觀形貌不同的聚苯胺作鋰二次電池正極材料,通過電池組配工藝和測試條件的變化,利用電化學(xué)工作站和充放電測試等設(shè)備考察其電化學(xué)性能并對(duì)其進(jìn)行分析??疾於喾N工藝條件對(duì)聚苯胺電導(dǎo)率及微觀形貌的影響并進(jìn)行優(yōu)化,通過實(shí)驗(yàn)得到高電導(dǎo)率的

2、優(yōu)化條件為:過硫酸銨與苯胺單體物質(zhì)量比為1.0:1;反應(yīng)時(shí)間為11h;甲基橙與苯胺的摩爾比為0.06:1;鹽酸用量與苯胺的物質(zhì)量比為1.5:1;反應(yīng)溫度為0℃。反應(yīng)過程中快速攪拌,逐滴滴加氧化劑,反應(yīng)產(chǎn)物依次用水、甲醇、乙醚洗滌等條件下得到產(chǎn)物的電導(dǎo)率高,微觀形貌規(guī)整有序。運(yùn)用紅外光譜(FT-IR)分析、熱失重(TGA)分析、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、X-射線衍射(XRD)、紫外光譜分析(UV)、四探針等測試手段對(duì)所得聚苯胺的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行測試和表征,并對(duì)聚苯胺管的形成機(jī)理進(jìn)行研究。選用微觀形貌不同的聚苯胺作鋰二次電池正極材料,通過恒電流充

3、放電、循環(huán)伏安、交流阻抗等手段對(duì)組裝的鋰二次電池的電化學(xué)性能進(jìn)行測試,考察了電池制作過程中各種條件對(duì)電池性能的影響。結(jié)果表明,在小電流充放電條件下,使用20%配比的粘結(jié)劑,5%配比的炭黑,正極片的成型壓力為20MPa,正極片的厚度較薄時(shí)電池的綜合性能最好,正極材料的微觀形貌對(duì)電池性能有重要影響,當(dāng)正極材料具有規(guī)整有序的微觀形貌時(shí),電池的放電比容量和循環(huán)效率較高。關(guān)鍵詞:聚苯胺,鋰二次電池,微納米結(jié)構(gòu),電導(dǎo)率,微觀形貌,正極材料,電化學(xué)性能i微納米結(jié)構(gòu)聚苯胺的制備與性能研究STUDYONPREPARATIONANDPERFORMANCEOFMICRO/NA

4、NOSTRUCTUREPOLYANILINEABSTRACTRecentlyyears,polyanilinehasbecomeafocusinconductingpolymersduetoitseaseofpreparation,remarkableprocessability,excellentenvironmentstability,specialelectronicproperties.Especially,micro/nanostructurepolyanilinehavereceivedgreatinterestbecauseitcouldb

5、epotentiallyusedinincludingpolymericconductingmolecularwires,biosensors,gasseparation,electronicdevices,etc.Inthisarticle,micro/nanostructuresPANIwerepreparedbyoxidativechemicalpolymerization.PANIwithdifferentmorphologiesusedasanodeoflithiumsecondarybattery.Electrochemicalperform

6、anceofthebatterieswereinvestigatedandanalyzed.Themicrocosmicmorphologiesandconductivitiesofpolyanilinewereinfluencedbyacidconcentration,oxidantconcentration,methylorangeconcentrationandreactiontemperature,timeandotherfactors.Thesefactorswereinvestigatedandoptimized.Inthecondition

7、ofn(MO):n(An)=0.06、n(HCl):n(An)=1.5、n(APS):n(An)=1,APSwasdroppedintothesystem,rapidstirring,thereactiontemperaturewas0℃,thereactiontimewas11hours,theproductswerewashedwithdeionizedwater,methanolandetherinsequence,polyanilinewithordermorphologywasobtained.Thethermalstability,condu

8、ctivities,constitutions,structuresandmic

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