万方数据
中国有色金属学报２００４年１０月
电站的调峰辅助装置具有优势，而超大电容器则可能成为高容量移动型电源的间歇或脉冲式高功率动力源。
超大电容器的科学名称为电化学电容器（ｅｌｅｃ—ｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｃａｐａｃｉｔｏｒ）［４。
引。
根据储电机理可分为２类。
一种是以固、液界面上的双电层为基础，将多孑Ｌ高比表面惰性导电材料，例如活性炭和碳纳米管（ｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓ，ＣＮＴ），制成电极，与高离子导电率、高介电率电解液一起构成的“双层电容器”（ｄｏｕｂｌｅ—ｌａｙｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒ）。
另一种是以薄层电池或薄膜电极的快速可逆嵌入过程为基础，将固体电化学活性物质，例如无定型水合氧化钌（ａ—Ｒｕ０。
·ｎＨ２０），聚苯胺（ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ，ＰＡｎ）和聚吡咯（ｐｏｌｙ—ｐｙｒｒｏｌｅ，ＰＰｙ），制成薄膜电极，与含电极嵌入离子的电解液一起构成的“假电容器”（ｐｓｅｕｄｏ—ｃａｐａｃｉ—ｔｏｒ）。
双层电容器具有电压高，充放电速度快，循环寿命长等优点，但比电容较低（一般低予２００Ｆ·ｇ＿１）。
假电容器的工作原理与二次电池类似，比电容高（可大于１０００Ｆ·ｇ＿１），但充放电速度、循环寿命和材料价格等指标尚与商业化要求有差距。
目前超大电容器研究和应用面临的另一问题是活性材料的“质量比电容”和“电极电容”之间的差距。
质量比电容一般是在较严格的实验室条件下，用微量（毫克级）活性材料制成电极而测出的参数（具有热力学意义）。
然而，当电极材料量增加时，特别是电极的厚度增加时，电极电容并不总是成比例增加，有些情况下还会减少。
这种差距的主要原因是电子和离子在电极中运动所受到的动力学阻力。
例如，电极材料本身的电子导电率不高，离子向电极内部迁移困难等。
近年来，作为超大电容器中的新型电极材料，碳纳米管一导电聚合物多孔复合材料薄膜受到了学术界和工业界的广泛关注。
本研究组报告了一种简单有效的制备多孔碳纳米管一导电聚合物复合材料薄膜的电化学方法，并对所得薄膜的电化学电容性能和材料结构进行了不同程度的研究，获得了较高的电化学电容量（电极电容超过３Ｆ·ｃｍ－２）［８ｑ
在此，作者介绍了这一工作的主要结果，研究了碳纳米管与导电聚合物各种相互作用及其对复合材料电化学电容性能的影响。
１电化学合成与材料结构特征
将电弧法或气相催化沉积法制备的碳纳米管加入Ｈ。
ＳＯ。
与ＨＮＯ。
的混合液中进行加热回流反应。
产品用水清洗后得到中性或弱酸性的碳纳米管悬浊液。
由于酸氧化作用，碳纳米管表面生成羟、羧基而带负电［１３’１４］。
向悬浊液中加入聚合物单体，如吡咯或苯胺，并视情况决定是否添加电解质，在一定条件下电解，在阳极上沉积碳纳米管一导电聚合物复合材料薄膜［８’９］。
得到的复合膜厚度可达毫米级（过厚可能降低电容性能）。
当电化学聚合反应可在中性溶液中进行时，例如吡咯的电化学聚合，悬浊液中表面带负电荷的碳纳米管可以传导电流，因而不必添加电解质。
电化学合成的碳纳米管一聚吡咯复合材料的电镜照片如图１所示。
可见，电解得到的复合膜中全部碳纳米管被聚合物均匀包裹。
在弱酸性悬浊液中进行电化学聚合反应，例如苯胺的电化学聚合，由于碳纳米管表面羟、羧基团的质子化，负电荷减少，需要在悬浊液中添加电解质，例如ＨＣＩ或ＫＣｌ，来提高离子导电率。
电解得到的复合膜中则只有部分碳纳米管被聚合物均匀包裹，同时含有单独的聚合物相。
实验结果表明，沉积复合膜中的碳纳米管含量与悬浊液中的碳纳米管含量有对应关系。
同时，碳纳米管表面包裹聚合物层的厚度则随悬浊液中的碳纳米管含量的增加而降低。
由于聚合物包裹的碳纳米管的无规则堆积，在沉积复合膜中构成有纳米和微米２个层次的多孔结构。
Ｆｉｇ．１ＴｙｐｉｃａｌＴＥＭ（ａ）ａｎｄＳＥＭ（ｂ）
ｉｍａｇｅｓｏｆｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｌｙｓｙｎｔｈｅｓｉｓｅｄ
ＣＮＴ—ＰＰｙ
ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ
万方数据
万方数据
万方数据
碳纳米管-导电聚合物复合材料与电化学储能
作者：陈政
作者单位：诺丁汉大学,化学环境与矿业工程系,诺丁汉市,NG7 2RD,英国;武汉大学,化学与分子科学学院,武汉,430072
刊名：
中国有色金属学报
英文刊名：THE CHINESE JOURNAL OF NONFERROUS METALS
年，卷(期)：2004,14(z3)
1.Conway B E Transition from supercapacitor to battery behavior in electrochemical energy-storage[外文期刊] 1991
2.Oriji G;Katayama Y;Miura T Investigation on V(Ⅳ)/V(Ⅴ)species in a vanadium redox flow battery[外文期刊] 2004(19)
3.Paulenova A;Creager S E;Navratil J D Redox potentials and kinetics of the Ce3+/Ce4+ redox reaction and solubility of cerium sulfates in sulfuric acid solutions 2002(02)
4.Sandler J;Shaffer M;Prasse T Development of a dispersion process for carbon nanotubes in an epoxy matrix and the resulting electrical properties[外文期刊] 1999
5.Shaffer M S P;Fan X;Windle A H Dispersion and packing of carbon nanotubes[外文期刊] 1998(11)
6.Hughes M;Chen G Z;Shaffer M S P Controlling the nanostructure of electrochemically grown nanoporous composites of carbon nanotubes and conducting polymers[外文期刊]
7.Snook G A;Chen G Z;Fray D J Studies of deposition of and charge storage in polypyrrole-chloride and polypyrrole-carbon nanotube composites with an electrochemical quartz crystal microbalance[外文期刊] 2004
8.Hughes M;Chen G Z;Shaffer M S P Tailoring the electrochemical properties of carbon nanotubepolypyrrole composite films for electrochemical capacitor applications 2002
9.Hughes M;Chen G Z;Shaffer M S P Composites of carbon nanotubes and polypyrrole for electrochemical supercapacitors 2002
10.Chen G Z;Shaffer M S P;Coleby D Carbon nanotubes and polypyrrole composites:coating and doping 2000
11.Emmenegger C;Mauron P;Sudan P Investigation of electrochemical double-layer(ECDL)capacitors electrodes based on carbon nanotubes and activated carbon materials[外文期刊] 2003(01)
12.Shiraishi S;Oya A Electric double layer capacitance properties of carbon nanotubes and carbon nanofibers-The present state as capacitor electrode 2003
13.Conway B E Electrochemical Supercapacitors 1999
14.Sum E;Skyllaskazacos M A Study of the V(ii)/V(iii)redox couple for redox flow cell applications 1985
本文链接：/Periodical_zgysjsxb2004z3075.aspx。