超级电容器为一种新型的优良储能器件。以导电聚合物作为电化学电容器电极材料具有可快速高效放电、不需充放电控制电路、使用寿命长、温度宽、无环境污染等优点,还兼具了因掺杂而带来的半导体或导体的特性。聚苯胺由于结构多样化、较高的导电率、单体价廉易得、合成简单,产率较高;良好的化学稳定性、独特的掺杂现象以及具有优良的电致变色性,可逆的氧化还原性、光电转换性、非线性光学性、体积电位响应性,使它成为目前导电高分子聚合物领域的研究热点。本论文对纳米结构导电聚苯胺材料的制备和电化学电容行为进行研究,取得了较为令人满意的结果。本论文共分为四章,主要研究内容和创新点归纳如下:第一章概述了聚苯胺的分子结构、掺杂机理和导电机理以及电化学电容器的储能机理,介绍了聚苯胺的特性及应用,碳基材料、金属氧化物和导电聚合物做电极材料的最新研究。最后提出了自己对聚苯胺作为超级电容器电极材料的研究设想和方法。第二章为樟脑磺酸掺杂聚苯胺的制备及其电化学电容行为。樟脑磺酸既作为质子酸又作为软模板,合成了掺杂态的聚苯胺。详细研究了聚苯胺单体浓度和反应温度、反应时间等因素对聚苯胺的形貌及其电化学电容行为的影响。本章分别对其进行了讨论:1.低温(-20℃)下,在不同的苯胺单体浓度中以樟脑磺酸为掺杂剂制备聚苯胺,用循环伏安、交流阻抗、直流充放电对其电化学电容行为进行研究。结果表明:当聚苯胺单体浓度为0.1 mol·L-1时聚合所得到的掺杂态聚苯胺呈管状结构,外径约200 nm;电极质量比电容最高,可达619 F·g-1。2.低温条件下(-20℃)制备不同直径的掺杂聚苯胺微管,发现高浓度的掺杂剂有利于管状聚苯胺微管的形成。对不同产物进行电化学电容行为的研究表明,在一定的范围内樟脑磺酸的掺杂量越大对聚苯胺的改性越好。苯胺单体与樟脑磺酸的摩尔比为1:1时所得掺杂态聚苯胺呈现较明显的管状结构外径约为400 nm,内径约为70 nm;其循环性能比较稳定,电极比电容可达522 F·g-1。3.低温-20 0C制备掺杂态聚苯胺,讨论了温度对聚苯胺的形貌、结晶性、电化学电容行为的影响。电化学测试表明,-20 0C时其电化学电容行为最优。在不同的反应时间取样,掌握了聚苯胺纳米微管的生长情况,并讨论了掺杂态聚苯胺微管的形成机理。第三章低温条件下-20℃下以β-萘磺酸为软模板制备颗粒分布均匀的平均直径在109~116 nm之间的掺杂聚苯胺。该方法制得的聚苯胺链结构规整性好、结晶度高;电化学测试结果表明β-萘磺酸掺杂的聚苯胺电极具有良好的电化学性能,质量比电容达到522 F·g-1,具有良好的电化学稳定性。第四章中采用稀释的方法在水溶液中合成聚苯胺纳米纤维,并将其运用到电化学电容器中。与传统方法相比该方法不需要特殊的模板。用循环伏安、交流阻抗、直流充放电对其电化学电容行为进行了研究,测试结果表明用这种方法制备的聚苯胺具有良好的电化学电容行为。