本发明专利技术涉及磺化共聚苯胺的应用，属于导电聚合物的用途技术领域。本发明专利技术将磺化共聚苯胺、导电剂以及粘合剂混合均匀，制成分散液，再制备形成磺化共聚苯胺电极，磺化共聚苯胺作为电化学超级电容器的电极材料，可望应用于电子电器供电能源，道路设施显示牌供电能源、车辆混合动力电源等领域。与现有技术相比，本发明专利技术采用化学氧化聚合法合成的磺化苯胺共聚物具有自掺杂的磺酸基团，从而赋予其在较宽的电位窗口下的导电性、充放电过程中较小体积膨胀收缩性，因此，该共聚物具有较高的比电容、较好的倍率性能和循环稳定性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种导电聚合物的用途，尤其是涉及。
技术介绍
目前，随着传统化石能源的濒临枯竭和环境问题的恶化，人们迫切需要可再生和 绿色清洁新型能量存储装置。超级电容器是一种介于传统平行板电容器和电池之间的新型 储能器件，又称电化学电容器，它兼具了传统电容器和电池两者的长处，表现出较高的功率 密度和能量密度，具有充电迅速、寿命长、使用温度宽、对环境无污染等优点，近年来受到研 究者的极大关注，在电脑内存系统、照相机、音频设备和间歇性用电的辅助设施等方面，以 及混合能源电动汽车、自然能源采集如风力发电及太阳能电池系统中蓄能储能、乃至可穿 戴集成能源等方面显示出很大的应用前景。 根据超级电容器的储能机制，可将其分为电化学双电层电容器（EDLC)和法拉第 准电容器（又称赝电容器）。双电层电容器的储电原理是利用电极和电解质之间形成的界 面双电层来储存能量的，而赝电容器则是在具有氧化还原活性的电极表面，通过电极和电 解质之间发生的快速可逆氧化还原反应而进行能量储存和释放的。 电活性电极材料是超级电容器的核心部分，其性能的好坏是超级电容器的直接决 定因素。目前性能较为突出的双电层机理的电活性电极材料主要是碳基材料，如石墨烯、 碳纳管、碳泡沫、碳纸等。特别是成本低廉的石墨烯，是一种由碳原子以sp2杂化轨道组 成六角型呈蜂巢晶格的单原子层厚度的二维材料，由于具有巨大的比表面积、优异的电导 性、优秀的机械性能和化学稳定性，被认为是理想的超级电容器材料。（El_Kady，M.F.; Strong,V. ；Dubin,S. ；Kaner,R.B.Laserscribingofhigh-performanceandflexible graphene-basedelectrochemicalcapacitors.Science2012, 335 (6074):1326-1330. Xu,Y. ；Lin,Z. ；Huang,X. ；ffang,Y. ；Huang,Y. ；DuanjX.Functionalizedgraphene hydrogel-basedhigh-performancesupercapacitors.Advancedmaterials 2013, 25(40)，5779-5784.)。但石墨烯的理论质量比电容不高，基于其21uF/cm2的理论 电容（Xia，J. ;Chen，F. ;Li，J. ;Tao,N.Measurementofthequantumcapacitance ofgraphene.NatureNanotechnology2009,4:505_509.)和完全剥离的单张石墨稀的 2600m2/g的理论比表面积（Stankovich，S. ;Dikin，D.A，DommettG.H.B.;Kohlhaas K.M. ；Zimney,E.J. ；Stach,E.A. ；Piner,R.D.；SonBinhT.Nguyen,S.T. ；Ruoff,R. S.Graphene-basedcompositematerials.Nature2006,442(7100):282_286.)所计算的 理论质量比电容约为550F/g，而实际传导质子和电子可触及的面积有限，故其实际比电容 仅最多仅为其理论值的一半左右。 导电聚合物则是另外一类优秀的潜在电极材料WangK.，Huang J.Y.,WeiZ.X.Conductingpolyanilinenanowirearraysforhighperformance supercapacitors.JPhysChemC,2010, 114(17):8062-8067. Sun,R. ；Chen,H.； Li,Q. ；Song,Q. ；Zhang,X.SpontaneousAssemblyofStrongandConductive Graphene/PolypyrroIeHybridAerogelsforEnergyStorage.Nanoscale2014, 6 (21)，12912-12920.]，它是一类分子主链上具有共辄结构、可通过掺杂而导电的聚 合物，具有成本低、环境友好、掺杂态电导率高、存储容量大、可逆性好以及电化学活性可调 节等诸多优点。化学氧化合成及电化学氧化合成的聚苯胺、聚吡咯等则是用于超级电容器 电极材料的首选导电聚合物。与碳基电活性材料相比，这种材料本体中的所有电活性位点 均可参与氧化还原反应，是可在三维尺度上利用活性位点储能的材料。与仅仅只能在二维 尺度上的平面存放电荷的石墨烯相比，其理论质量比电容要高得多。而且，由于在充放电过 程中无相变发生，其充放电行为具有高度的可逆性。然而，导电聚合物的赝电容往往得不到 充分的发挥。一则是因为不能暴露出所有的可逆的氧化还原反应活性位点，二则是因为其 导电性随掺杂态不同而发生较大的改变。从而导致其实际质量比电容远远低于理论质量比 电容。特别是对于聚苯胺导电聚合物而言，其在电极上的载入量有限，只有在很低的载入量 下才能达到较高的质量比电容，这样所得电极的面积比电容往往较低，无法满足实际需求。 且聚苯胺可成型加工性能差，极易产生团聚，限制了该材料储能性的发挥。 相比较于均聚合的聚苯胺，磺化共聚苯胺分子链中含有磺酸基团，带负电荷的磺 酸基团在大分子链间通过静电排斥和空间位阻双重途径来阻止分子链的堆积，从而抑制颗 粒团聚，有利于增加聚集态结构的孔隙率和比表面积。同时相比较于外掺杂聚苯胺，磺化共 聚苯胺可以实现部分自掺杂，从而拓宽其在不同状态下的电导率。这二者均可促进聚苯胺 比电容的增加。电化学反应中的部分自掺杂效应还可以减少外掺杂离子的进出，在一定程 度上降低持续的离子及电子移动导致的分子链形变，有望提电极材料的循环稳定性。因此， 磺化共聚苯胺的用于电极材料具有重要的理论与实际意义。但是到目前为止国内外尚未见 到磺化共聚苯胺用于电化学超级电容器电极材料的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种磺化共聚苯胺 的应用。 本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现： 本专利技术中磺化共聚苯胺，为由苯胺和磺化羟基苯胺单体经化学氧化共聚合或电化 学聚合所得到的产物，其名义结构式为： 其中，m，n均为正整数，且单体摩尔比m/n= 10/90~50/50。 磺化共聚苯胺的优选制备方法为：以苯胺和磺化羟基苯胺单体为原料，以酸性水 溶液为反应介质，采用氧化剂作为聚合反应引发剂，10~50°C下进行聚合反应，然后将反 应所得产物过滤、洗涤，所得产物即为磺化共聚苯胺。 本专利技术提供磺化共聚苯胺的应用，将所述的磺化共聚苯胺用于电化学电容器的电 极材料。磺化共聚苯胺作为电化学超级电容器的电极材料，具有较大的发展潜力，可望应用 于电子电器供电能源，道路设施显示牌供电能源、车辆混合动力电源等领域。 将磺化共聚苯胺、导电剂以及粘合剂混合均匀，制成分散液，再制备形成磺化共聚 苯胺电极。导电剂以及粘合剂为常规选择。 优选地是，所述的磺化共聚苯胺、导电剂以及粘合剂的质量比为（4-9) : (0-5) :1， 优选为8:1:1。 优选地是，磺化共聚苯胺电极上，所述的磺化共聚苯胺载入量为0. 1~10mg本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种磺化共聚苯胺的应用，其特征在于，所述的磺化共聚苯胺用于电化学电容器的电极材料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄美荣，李新贵，岳成，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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