不同酸掺杂聚苯胺炭化产物的制备及其电化学性能

摘要

以苯胺为单体,过硫酸铵为氧化剂,草酸、柠檬酸、酒石酸、硫酸为掺杂酸,通过快速均相氧化聚合法制得微纳结构聚苯胺前驱体,在氮气保护下进行高温处理获得炭化产物.利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射光谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、等温氮气吸脱附测试对材料进行物相组成及微观结构表征,通过循环伏安、恒流充放电对聚苯胺炭化产物进行电化学性能测试.结果表明,聚苯胺的炭化收率约为40％,炭化产物为无定型炭材料,含有丰富的氮氧元素,在2 mol·L-1 H2SO4电解液中具有典型的双电层电容特性.其中柠檬酸掺杂聚苯胺炭化产物的比表面积最高(1532 m2·g-1);酒石酸掺杂聚苯胺炭化产物的比电容最大(141 F·g-1,5 mV·s-1),经恒流充放电3000次循环后的电容保持率最佳(约70％).通过探讨掺杂酸对聚苯胺炭化产物的影响,认为掺杂酸可调控聚苯胺炭化产物的微观形貌、孔径分布、氮氧含量、电化学性能,为制备以聚苯胺为前驱体的氮氧共掺杂炭材料提供了新的研究思路.