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聚苯胺作为导电高分子中最重要的一员,受到了国内外科研者的广泛关注。尤其有关聚苯胺碳复合材料的研究已成为其应用研究的热点之一。本论文将聚苯胺(PANI)及其与碳纳米管的复合物作为电化学电容器电极材料。运用扫描电镜(SEM)、比表面积测试(BET)、X-射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)和透射电镜(TEM)等手段分别对PANI及其复合物的结构、形貌进行了表征,运用交流阻抗(EIS)、循环伏安法(CV)和恒流充放电(CD)等技术对PANI及其复合物进行了电化学电容性能评价。系统地研究了纳米PANI及其复合物的制备方法、形貌、结构及其电容性能,且达到了预期的研究目的。前言部分概述了超级电容器的结构、原理及其应用,同时还介绍了PANI的结构、导电机理及其制备方法。最后阐述了PANI及其复合物作为超级电容器电极的研究现状及应用前景。采用聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(P123)辅助的反相微乳体系首度制备出边缘辐射晶须的梭状PANI纳米花。研究了不同聚合方法、反应时间、苯胺单体和P123浓度对PANI形貌的影响。TEM表明:形成的PANI纳米花的宽与长分别约为40~150 nm和80~180 nm。该样品是具有特殊V形通道和纳米尺寸的多维结构。电化学测试表明:在电流密度为0.5 A g-1时,PANI的放电电容为622 F g-1;高电流密度下(5 A g-1)充放电循环1000圈后,电容保持率达76%。基于其优异的性能,该材料作为超级电容器电极材料有巨大的应用潜能。纳米级单元构成的多孔碳基复合物作为超级电容器电极材料,通常表现出优异的倍率和循环性能。本文采用一种简单且易重复的反相微乳聚合法,制备出由超细纳米纤维组装的多孔核壳型聚苯胺@碳纳米管(PANI@CNT)复合物,并将其作为超级电容器电极材料。通过测试发现:在0.5 A g-1时,PANI@CNT复合物电极比电容为613 F g-1,当电流密度达到2 A g-1时,PANI与PANI@CNT复合物电极的电容保持率分别为76%和84%。此外,在高电流密度5 A g-1下,经过1000次循环后,PANI@CNT复合物电极电容仍保持在初始电容的80%。这些数据清晰地说明复合物电极的电容性能和循环寿命较纯PANI有了显著提高。这是由于表面多孔的PANI纳米纤维网络紧密缠绕在CNT表面的独特结构极大地改善了复合物的循环性能。最后,探索了制备更为有序的聚苯胺及其碳复合物的方法。采用低温溶液聚合法,使用硫酸作为掺杂剂,制备出海胆状聚苯胺微球和三维核壳结构的聚苯胺阵列/碳纳米管(PANI/CNT)复合物。测试结果表明:在0.5 A g-1电流密度下,纯PANI电极和PANI/CNT复合物电极的比电容分别为670和772 F g-1;经恒流充放电1000圈后,PANI/CNT电极材料仍有80%的电容保持率。PANI/CNT复合电极材料具备高的比电容、优异的倍率特性和长的循环寿命,有望将其应用于超级电容器。