本發明涉及一種d-酒石酸摻雜聚苯胺電極的制備方法,屬于材料合成領域。
技術背景
由于資源日益匱乏,能源的存儲成為了人們所關心和研究的重點。超級電容器具備功率密度高、使用壽命長、充放電的速度快等特點,在能量存儲領域擁有極大的應用潛力。超級電容器的電化學性能往往取決于其電極材料的活性,因此,高活性新型電極材料的開發對于超級電容器的發展意義重大。
在超級電容器上使用的材料主要可以分為三大類:碳材料、過渡金屬氧化物和導電高分子。碳材料存在制備產率低、合成成本大、比電容性能差等缺陷,這極大地制約了碳材料在超級電容器電極材料范疇內的利用。過渡金屬氧化物和導電高分子均可通過產生氧化還原反應來積累電荷,因此兩者都具有較高的比電容性能。然而,由于過渡金屬氧化物制備成本高,不利于其工業化應用。因此,以導電高分子為基礎的的超級電容器電極材料具有研究開發的價值。在種類繁多的導電高分子材料中,聚苯胺具有電導率高、存儲能力強、制備過程簡便、環境穩定性強、生物相容性好等優勢而得到了廣泛研究。目前通過傳統的制備方法得到的聚苯胺呈團聚態,這不利于離子的傳輸與擴散,從而造成比電容性能不佳。
有機酸d-酒石酸摻雜聚苯胺明顯改變了聚苯胺的團聚態,d-酒石酸的兩個羧基使聚苯胺鏈的伸展結構更加有序,形成了區域更為廣泛的共軛π鍵,使材料的比表面積增大,導電性等性質得到了提升,從而提高了比電容性能。
技術實現要素:
本發明的目的是在于提供一種d-酒石酸摻雜聚苯胺電極的制備方法,從而提升比電容性能。
本發明所述一種d-酒石酸摻雜聚苯胺電極的制備方法,包括以下步驟:
a、制備d-酒石酸摻雜聚苯胺材料:移取2ml苯胺加入到60ml去離子水中,攪拌均勻,并將其置于冰浴中30min。配制50ml1md-酒石酸水溶液,準確稱取2.04g過硫酸銨固體投入d-酒石酸水溶液中,用玻璃棒攪拌均勻后作為氧化劑溶液。將氧化劑溶液緩慢滴加到苯胺單體溶液中,滴速控制在每滴4s,持續攪拌12h,反應結束后的產物用去離子水反復洗滌至濾液至無色,60℃真空干燥24h,制備得到d-酒石酸摻雜聚苯胺材料。
b、制備d-酒石酸摻雜聚苯胺電極:研磨d-酒石酸摻雜聚苯胺材料,稱取10mgd-酒石酸摻雜聚苯胺粉末樣品分散于1ml去離子水中,超聲分散均勻后,用移液槍移取10μl分散液滴加到玻碳電極表面,并在室溫條件下自然晾干,然后移取10μl全氟磺酸離子交換樹脂溶液(5wt%)滴涂到電極表面,待晾干后制備得到d-酒石酸摻雜聚苯胺電極。
進一步,步驟a中單體溶液置于冰浴中,冰浴時間20~40min。
進一步,步驟a中氧化劑滴速控制在每滴3~4s,持續攪拌12~14h。
進一步,步驟b中d-酒石酸摻雜聚苯胺分散液濃度控制在2~10mg/ml,滴涂到玻碳電極表面后在室溫條件下自然晾干。
本發明的有益效果是:d-酒石酸摻雜聚苯胺電極擁有更好的導電性,更小的電極電阻,更好的電容性能,且表現出的更好的循環穩定性。
具體實施方式
現在結合具體實施例對本發明作進一步說明,以下實施例旨在說明本發明而不是對本發明的進一步限定。
實施例一:
制備d-酒石酸摻雜聚苯胺電極包括以下幾個步驟:
(1)制備d-酒石酸摻雜聚苯胺材料:移取2ml苯胺加入到60ml去離子水中,攪拌均勻,并將其置于冰浴中30min。配制50ml1md-酒石酸水溶液,準確稱取2.04g過硫酸銨固體投入d-酒石酸水溶液中,用玻璃棒攪拌均勻后作為氧化劑溶液。將氧化劑溶液緩慢滴加到苯胺單體溶液中,滴速控制在每滴4s,持續攪拌12h,反應結束后的產物用去離子水反復洗滌至濾液至無色,60℃真空干燥24h,制備得到d-酒石酸摻雜聚苯胺材料。
(2)研磨步驟(1)中的d-酒石酸摻雜聚苯胺材料,稱取10mgd-酒石酸摻雜聚苯胺粉末樣品分散于1ml去離子水中,超聲分散均勻后,用移液槍移取10μl分散液滴加到玻碳電極表面,并在室溫條件下自然晾干,然后移取10μl全氟磺酸離子交換樹脂溶液(5wt%)滴涂到電極表面,待晾干后制備得到d-酒石酸摻雜聚苯胺電極。