基于取向碳纳米管/共轭高分子复合纤维的新型线状超级电容器

摘要

超级电容器是一种新型电化学储能装置，具有体积小、电容量大、使用寿命长、绿色环保等特点。微型化和柔性化是目前超级电容器研究的热点之一，而发展高性能的电极材料是其中的关键所在。本学位论文提出并发展了一类基于取向碳纳米管/共轭高分子复合纤维的新型电极材料，在此基础上构建了一类新型的线状超级电容器。
　　首先，通过化学气相沉积法合成高质量的可纺碳纳米管阵列。然后，通过干法纺丝从可纺碳纳米管阵列中制备直径在15微米左右的碳纳米管纤维。碳纳米管纤维具有良好的柔性以及优异的力学和电学性能，并可以通过溶剂、热等后处理或氮掺杂等化学方法进一步提高。通过电化学聚合的方法，在碳纳米管表面引入共轭聚合物如聚苯胺和聚吡咯，制备取向碳纳米管/共轭高分子复合纤维，具有良好的电化学活性。以两根复合纤维作为电极材料相互缠绕，以聚乙烯醇/磷酸作为固态电解质，构建出一类微型的线状超级电容器。新型线状超级电容器比容量达到249 F/g，并且1000次充放电循环后依然保持稳定，同时还具有良好的柔性和独特的可编织性。

目录

摘要

第一章 前言

1．1 超级电容器的研究进展

1．1．1 结构设计

1．1．2 电极材料

1．2 线状超级电容器的发展

1．3 碳纳米管纤维的研究进展

1．3．1 碳纳米管纤维的制备

1．3．2 碳纳米管纤维的性能

1．3．3 碳纳米管纤维的应用

1．4 本学位论文的主要研究内容

第二章 取向碳纳米管纤维的制备和性能研究

2．1 实验方法

2．1．1 试剂

2．1．2 碳纳米管阵列的合成

2．1．3 取向碳纳米管纤维的制备

2．1．4 取向氮掺杂碳纳米管复合纤维的制备

2．1．5 表征与测试

2．2 结果与讨论

2．2．1 碳纳米管阵列的合成

2．2．2 取向碳纳米管纤维

2．2．3 取向氮掺杂碳纳米管复合纤维

2．3 本章小结

第三章 取向碳纳米管／共轭高分子复合纤维

3．1 实验方法

3．1．1 试剂

3．1．2 取向碳纳米管／聚苯胺复合纤维的制备

3．1．3 取向碳纳米管／聚吡咯复合纤维的制备

3．1．4 表征与测试

3．2 结果与讨论

3．2．1 取向碳纳米管／聚苯胺复合纤维

3．2．2 取向碳纳米管／聚吡咯复合纤维

3．3 本章小结

第四章 新型线状超级电容器

4．1 实验方法

4．1．1 试剂

4．1．2 线状超级电容器的构建

4．1．3 表征与测试

4．2 结果与讨论

4．3 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 全文总结

5．2 本论文的创新点

5．3 存在问题与展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要的研究成果

致谢

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