文档介绍：太原理工大学
硕士学位论文
聚苯胺-铁氰化镍纳米复合材料的可控制备与电化学性能
姓名:臧杨
申请学位级别:硕士
专业:化学工程
指导教师:郝晓刚
20100501
太原理工大学硕士研究生学位论文
聚苯胺-铁氰化镍纳米复合材料的可控制备与电化学性能
摘要
有机-无机纳米复合材料能够兼具有机材料和无机材料的优异性能,产
生协同优化效应甚至新的功能,在材料科学与器件制造领域日益受到人们
的关注。在众多有机-无机复合材料中,聚苯胺(PANI)与铁氰化镍(NiHCF)
的复合有利于提高材料的整体性能,在超级电容器(ESC)、电催化与生物传
感器等方面有广泛的研究前景。我们的工作主要包括下面两个方面的内容:
首先,我们采用循环伏安一步共聚法在碳纳米管修饰的铂基体上制备
了电活性碳纳米管/聚苯胺/Ts/PANI/NiHCF)复合膜。用傅立叶
变换红外光谱(FT-IR)、X 射线能谱仪(EDS)和扫描电镜(SEM)研究了复合膜
组成及其表面形貌,并用循环伏安(CV)、恒电流充放电和电化学阻抗(EIS)
等测试了复合膜的循环稳定性与电化学容量性能。研究表明:复合膜为三
维多孔有序的网络状结构,PANI 和 NiHCF Ts
均匀分布;在电流密度为 2 mA/cm2 Ts/PANI/NiHCF 复合膜的比容量
高达 F/g,比能量为 Wh/kg,电流密度为 10 mA/cm2 时比功率
可达 W/kg;在 2000 次循环充放电过程中,复合膜的电容量仅衰
减 %,电荷充放电效率一直保持在 99%以上。
再次,通过调节制备液中苯胺单体浓度对其粒径进行有效控制,合成
了三种不同尺寸的PANI-NiHCF纳米复合颗粒。初步探讨纳米颗粒的形成机
理并研究其组成/结构-性能的关系;通过X射线能谱仪、扫描电镜与傅立叶
I
太原理工大学硕士研究生学位论文
变换红外光谱研究纳米颗粒的组成及其微观结构;用循环伏安、电化学阻
抗等技术测试纳米颗粒的电荷传递动力学与电化学性能。实验表明:
PANI-NiHCF纳米颗粒均呈立方体结构,分散性较好;PANI-NiHCF-I具有较
好的电荷传递动力学特征,;经1000次循环之后,
PANI-NiHCF-%,具有优异的电化学稳定性;与
PANI-NiHCF-III不同,PANI-NiHCF-I与PANI-NiHCF-II均可利用电控离子交
换技术(ESIX)对碱金属离子进行分析与检测。

关键词:聚苯胺,铁氰化镍,碳纳米管,电化学共聚,可控制备,纳米复
合材料
II
太原理工大学硕士研究生学位论文
CONTROLLABLE SYNTHESIS AND ELECTROCHEMICAL
PERFORMANCES OF PANI-NiHCF POSITE
MATERIALS
ABSTRACT

Organic-anic posite materials can show synergistic effects
that suppress undesirable properties of ponents and generate
enhanced, even create totally new, functionalities. They have attracted more and
more attention because of excellent properties in materials synthesis and device
fabrication. Among the vast number of hybrid materials, bination of
polyaniline (PANI) and nickel hexacyanoferrate (NiHCF) has been extensively
investigated to improve overall performances of electrochemical supercapacitor
(ESC), elec-trocatalysts biosensors and so on. The main contents of our work are
summarized as follows:
Firstly, the posite films Ts/PANI/NiHCF were
synthesized on platinum substra