一种具有界面共价键链接的聚苯胺-多孔炭复合电极材料及其制备方法技术

一种具有界面共价键链接的聚苯胺‑多孔炭复合电极材料及其制备方法，以活性炭为基材，先经硝酸对其活化处理，后用含苯胺基团的偶联剂ND42对其进行功能化处理，再将苯胺在其表面原位聚合，获得具有界面共价键链接的PANI‑AC复合材料。该复合材料的特点为基于共价键结合策略，将具有骨架稳定性的炭材料与具有较高赝电容的导电PANI材料有效而牢固地结合，两种材料之间的相互作用增强，会形成更大的π电子离域体系，使两相间的电子传递也由链间跳跃模式转变为链内的直接传导，进而提高电极材料的性能，非常适合于超级电容器用电极材料。

An interface is covalently linked polyaniline porous carbon composite electrode material and preparation method thereof

An interface is covalently linked polyaniline porous carbon composite electrode material and preparation method thereof, using activated carbon as the substrate, first by nitric acid activation treatment on the coupling agent ND42 with aniline - containing functional treatment of aniline on the surface, and then in-situ polymerization, obtained with covalent interface the key link of the PANI AC composites. The characteristics of the composite material is combined with the strategy based on the covalent bond of carbon materials with high pseudocapacitive conductive PANI material effectively and firmly combined with the skeleton stability, strengthen the interaction between the two kinds of materials, will form a larger pi electron delocalization system, the electron transfer between the two chains skip mode into direct transmission chain, and improve the properties of electrode materials, is very suitable for super capacitor electrode material.

【技术实现步骤摘要】
一种具有界面共价键链接的聚苯胺-多孔炭复合电极材料及其制备方法
本专利技术属于材料
，特别涉及一种具有界面共价键链接的聚苯胺-多孔炭复合电极材料及其制备方法。
技术介绍
聚苯胺(PANI)作为电极材料，具有较高的赝电容比容量且自放电较少、成本低且具有优良的动力学性能，但载流子(离子等)在聚苯胺材料内部扩散缓慢，导致电容器的功率性能偏低且循环性能较差。活性炭材料具有比表面积大、孔结构发达丰富、电导率高、化学稳定性好且价格低廉等特点，被广泛用于超级电容器电极材料，但其能量密度较低，成为制约其应用的一个瓶颈。为解决二者作为电极材料的瓶颈问题，将炭材料与导电PANI有效结合，作为一种新型的超级电容器电极材料引起广大科研作者的关注。其关键是如何实现PANI/炭两种材料间的均匀分散，且二者之间具有相当牢固和强度的连接界面，并具有纳米结构的复合材料，有助于提高其作为电极材料的电化学性能。通过调控连接界面，能够实现PANI纳米微纤的均匀分散及结合界面强度较高，进而制备出性能优异的超级电容器用电极材料。Zhou等(Ying-keZhou,Ben-linHe,Wen-jiaZhou,etal.El本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有界面共价键链接的聚苯胺‑多孔炭复合电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将苯胺加入到磷酸水溶液中，搅拌下溶液由乳白色的悬浊物逐渐形成透明的磷酸‑苯胺水溶液；将苯胺基甲基三乙氧基硅烷功能化多孔炭分散到透明的磷酸‑苯胺水溶液中，搅拌混合后超声分散，得到溶液A；2)将过硫酸铵溶于磷酸水溶液中，配成溶液B；3)N2保护下、温度为0～5℃下，将溶液B滴加到溶液A中，搅拌反应40～80min，然后静置，得到聚苯胺‑多孔炭复合电极材料；其中，苯胺、苯胺基甲基三乙氧基硅烷功能化多孔炭与过硫酸铵的比为(3～7)g：(0.5～1.5)g：(2.3～3.2)g。

【技术特征摘要】
1.一种具有界面共价键链接的聚苯胺-多孔炭复合电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将苯胺加入到磷酸水溶液中，搅拌下溶液由乳白色的悬浊物逐渐形成透明的磷酸-苯胺水溶液；将苯胺基甲基三乙氧基硅烷功能化多孔炭分散到透明的磷酸-苯胺水溶液中，搅拌混合后超声分散，得到溶液A；2)将过硫酸铵溶于磷酸水溶液中，配成溶液B；3)N2保护下、温度为0～5℃下，将溶液B滴加到溶液A中，搅拌反应40～80min，然后静置，得到聚苯胺-多孔炭复合电极材料；其中，苯胺、苯胺基甲基三乙氧基硅烷功能化多孔炭与过硫酸铵的比为(3～7)g：(0.5～1.5)g：(2.3～3.2)g。2.根据权利要求1所述的一种具有界面共价键链接的聚苯胺-多孔炭复合电极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中苯胺与磷酸水溶液中磷酸的比为(3～7)g：(12～18)g。3.根据权利要求1所述的一种具有界面共价键链接的聚苯胺-多孔炭复合电极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中苯胺基甲基三乙氧基硅烷功能化多孔炭通过以下过程制得：(1)将硝酸水溶液与活性炭加入到容器中，在50～70℃下回流4～6小时后趁热过滤，并用蒸馏水洗涤滤出物至中性，干燥，得到黑色粉末状硝酸活化多孔炭，并记作HNO3-AC；其中，硝酸水溶液中硝酸与活性炭的质量比为(10～20)g：(5～10)g；(2)将HNO3-AC分散在甲苯与苯胺基甲基三乙氧基硅烷的混合液中，超声分散均匀；然后加热至100～120℃下回流反应20～26h后，...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡江涛，陈晨，邱介山，周安宁，张亚婷，杜美利，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61