图 1双电层电容器原理图 解: 1. 双电 层, 2. 电 解液, 3.极化电极,4. 负载[21 ]Fig. 1The operation mechanism of the electric double-layer capacitor: 1. electric double-layer, 2. electrolyte, 3.polarization electrode,4. load[21 ]图 2法拉第准电容器充电状态电 位分布图。 E0- Ea:充电状态正极电位, E0- Eb: 充电状态负极电位[21 ]Fig. 2Profile of the potential across a Faradaic pseudo-capacitor in the charging state. E0- Ea: anode potential ofcharging state, E0- Eb: cathode potential of chargingstate[21 ]3聚苯胺类电极材料聚苯胺自 被发现适当掺杂可以导电后受到研究者的 广泛关注。 由 于具有成本低、 易 聚合、 稳定性[24—26]优点, 聚苯胺在超级电好、易掺杂、高比容量等容器中被广泛用于电极材料。[27]通过电化学方法在柔性基片上制备Wang 等 · 1612·化学进展第 22 卷了聚苯胺, 并将其作为电极进行电容性能的表征: 在1mol/L H2SO4溶液中测试其比容量为 233F /g, 比体积容量为 135F /cm3, 该方法制备的电极为制备柔性电容器提供了可行性思路; 由 于柔性电容器在柔性锂电池、化学传感器和太阳电池等领域的大量需求,因 而 该 方 法 有 望 进 一 步 拓 展 电 容 器 的 应 用 。[28]通 过 化 学 氧 化 聚 合 (电 流 密 度2) 得到 了 柠檬酸掺杂的 聚苯胺 (柠檬酸与Subramania 等2mA /cm聚苯胺配比是 1 ∶ 1) 纳米纤维, 所得纤维平均直径约为 80—100nm( 图 3) , 其比容量随着直径的 减小而有所 增 加; 在 1mol/L H2SO4 溶 液 中 扫 描 速 率 为图 32mA /cm2, ( b) 4mA /cm2, ( c) 6mA /cm2 [28]不同电流密度下制备的聚苯胺扫描电镜形貌: ( a)Fig. 3SEM images of polyaniline prepared by the differentcurrent density: ( a) 2mA /cm2, ( b) 4mA /cm2, ( c) 6mA /cm2 [28]5mV /s 时其比容量达 298F /g, 该方法所制备的电极材料在 能 量 存 储 器 件 中 存 在 潜 在 应 用 价 值。 Ryu[29]通过化学氧化聚合分别制 备了 HCl、 LiPF6掺等杂的聚苯胺材料, 虽然两种物质掺杂所需时间不同,但机理相似, 所得颗粒大小分别为 90nm、160nm( 图4) ; 经过层压 (压力 为 40kgf/cm, 温度为 120℃ ) 方法制备成电容器电极, 在 1 mol/L Et4NBF4乙腈溶液中测试其电容性能, 发现不同 充放电电流密度下得到的比容量对电流密度依赖性很强; 两种掺杂方式制备的电极经5 000次充放电测试后其比容量衰减约 21% , 因而这两种电极均有较好的稳定性。 Gupta[30]通过电化学方法在不锈钢( 1cm × 1cm) 基板上等制备了聚苯胺纳 米线, 其直径为 30—60nm, 在基板上沉积的厚度约 20μm, 为相互交错的多孔结构; 在1mol/L H2SO4中测试其电容性能, 当 循环扫描速率分别 为 10mV /s 和 200mV /s 时 其 比 容 量 分 别 为775F /g 和 562F /g; 虽然不同扫描速率下比容量降低了 25% , 但比同等扫描速率条件下报道的金属氧化图 4两种掺杂形式的 聚苯胺扫 描电 镜形貌: (a) LiPF6掺杂, ( b) HCl 掺杂[29]Fig. 4SEM images of polyaniline doped by LiPF6( a) andHCl( b)[29]图 50. 9V, ( b) 1. 0V[31 ]不同脉冲电压下制备的聚苯胺扫描电镜形貌: ( a)Fig. 5SEM images of polyaniline prepared by differentpulsed potential: ( a) 0. 9V, ( b) 1. 0V[31 ]物( 下降 50% —80% ) 电极材料要好很多, 经过 500次、1 500次充放电后测试其比容量衰减分别约 8% 、9% , 因此该方法制备的纳米结构聚苯胺具有高的稳[31 ]利 用 不 同 脉 冲 电 压 ( 0. 9V 和定性。 Raman 等1. 0V, 图 5) 制备了 颗粒大小为 20—40nm 聚苯胺纳米颗粒; 在 1mol/L H2SO4中进行电容性能表征, 不同扫描速率对两种脉冲电压下制备的电极进行循环伏安测试, 发现两种电极的稳定性均较好, 但是两种电压下得到的聚苯胺比容量相差较大, 分别为 81F /g( 0. 9V) 和 166F /g( 1. 0V) , 该方法为开发电极材料提供了一种新的 思路。 Sivaraman 等[32]