一种聚苯胺接枝Al掺杂TiO制造技术

本发明专利技术涉及超级电容器技术领域，且公开了一种聚苯胺接枝Al掺杂TiO

【技术实现步骤摘要】
一种聚苯胺接枝Al掺杂TiO2的超级电容器材料及其制法
本专利技术涉及超级电容器
，具体为一种聚苯胺接枝Al掺杂TiO2的超级电容器材料及其制法。
技术介绍
超级电容器是一种高效的储能装置，具有较高的电容、较大的功率密度、较好的循环性能，在移动电源、电动汽车等领域广泛应用，且相较于传统的蓄电池，超级电容器具有绿色无污染的优势，保护了环境，而超级电容器的性能主要受电极材料的影响，因此，需要制备出一种低成本、电化学稳定性好、比电容高的电极材料。二氧化钛具有成本较低、电化学稳定性好、比表面积较大、赝电容特性等优点，但是其导电性较差，使得无法发挥较高的电容性能，限制了其在超级电容器电极材料方面的应用，元素掺杂可以降低二氧化钛内部的电荷传输阻抗，从而增加导电性，聚苯胺具有较高的导电性、较好的化学稳定性、较低的成本等优点，广泛应用于超级电容器电极材料方面的研究，因此，我们采用聚苯胺接枝Al掺杂TiO2的方式来解决上述问题。(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种聚苯胺接枝Al掺杂TiO2的超级电容器材料及其制法，解决了二氧化钛电极材料导电性差、实际比电容较低的问题。(二)技术方案为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种聚苯胺接枝Al掺杂TiO2的超级电容器材料，所述聚苯胺接枝Al掺杂TiO2的超级电容器材料制备方法如下：(1)向反应瓶中加入去离子水、硝酸铝、四氯化钛，搅拌2-4h，加入由葡萄糖水热反应得到的碳纳米微球，其中硝酸铝、四氯化钛、碳纳米微球的质量比为80-140:100:3-5，搅拌12-36h，离心并干燥，将干燥产物置于气氛管式炉中，进行煅烧过程，得到铝掺杂二氧化钛纳米空心球；(2)向反应瓶中加入无水丙酮、甲苯-2,4-二异氰酸酯、铝掺杂二氧化钛纳米空心球，在氮气氛围中室温超声分散均匀，加入二月桂酸二丁基锡，在70-90℃下超声反应2-3h，离心、洗涤并干燥，得到异氰酸酯化铝掺杂二氧化钛纳米空心球；(3)向反应瓶中加入无水丙酮、异氰酸酯化铝掺杂二氧化钛纳米空心球，超声分散均匀，加入苯胺，在氮气氛围中室温搅拌2-3h，离心、洗涤并干燥，得到苯胺修饰铝掺杂二氧化钛纳米空心球；(4)向反应瓶中加入去离子水、盐酸、苯胺、苯胺修饰铝掺杂二氧化钛纳米空心球，超声分散均匀，加入过硫酸铵，室温反应3-5h，过滤，用去离子水、丙酮洗涤干净并干燥，得到聚苯胺接枝Al掺杂TiO2的超级电容器材料。优选的，所述步骤(1)中气氛管式炉包括主体，主体的顶部固定连接有活动架，活动架的中间活动连接有炉体，炉体的中间活动连接有炉管，炉管的中间活动连接有载物台，载物台的底部活动连接有万向轮，炉管的右侧活动连接有端盖，端盖的右侧活动连接有气孔，炉体的中间活动连接有齿轮。优选的，所述步骤(1)中煅烧过程为在体积比为30-40:60-70的氧气与氮气混合氛围中400-450℃下煅烧3-5h。优选的，所述步骤(2)中甲苯-2,4-二异氰酸酯、铝掺杂二氧化钛纳米空心球、二月桂酸二丁基锡的质量比为80-120:100:4-6。优选的，所述步骤(3)中异氰酸酯化铝掺杂二氧化钛纳米空心球、苯胺的质量比为10:40-60。优选的，所述步骤(4)中苯胺、苯胺修饰铝掺杂二氧化钛纳米空心球、过硫酸铵的质量比为100:70-120:250-280。(三)有益的技术效果与现有技术相比，本专利技术具备以下有益的技术效果：该一种聚苯胺接枝Al掺杂TiO2的超级电容器材料，葡萄糖水热得到的碳纳米微球具有丰富的羟基和羰基，吸附钛离子到其表面，形成球形前驱物，同时以硝酸铝为铝源，经过煅烧，得到铝掺杂二氧化钛纳米空心球，在催化剂二月桂酸二丁基锡的作用下，铝掺杂二氧化钛纳米空心球上的羟基与甲苯-2,4-二异氰酸酯上的异氰酸酯基团反应，通过共价接枝，在铝掺杂二氧化钛纳米空心球表面引入异氰酸酯基团，得到异氰酸酯化铝掺杂二氧化钛纳米空心球，在氮气氛围中，异氰酸酯基团与苯胺的氨基反应，苯胺成功修饰到铝掺杂二氧化钛纳米空心球的表面，得到苯胺修饰铝掺杂二氧化钛纳米空心球，在催化剂过硫酸铵的作用下，铝掺杂二氧化钛纳米空心球修饰的苯胺基团与苯胺发生原位聚合，得到聚苯胺接枝Al掺杂TiO2的超级电容器材料，铝掺杂二氧化钛纳米空心球均匀分散在聚苯胺基体上，减少了团聚。该一种聚苯胺接枝Al掺杂TiO2的超级电容器材料，铝掺杂二氧化钛纳米空心球具有超高的比表面积，增大了与电解液的接触面积，加速离子传输，铝掺杂进二氧化钛的晶格中，形成点缺陷，调节了二氧化钛的电子结构，降低二氧化钛内部的电荷传输阻抗，从而提高了二氧化钛的导电性，聚苯胺的接枝，为二氧化钛提供赝电容，提高了二氧化钛的比电容，减少了二氧化钛的团聚，使得与电解液的接触面积进一步增大，加快离子传导，同时缩短了电子的转移路径，加速了电子的传输，进一步提高二氧化钛导电性，且聚苯胺的引入，提高了二氧化钛的循环稳定性，使得聚苯胺接枝Al掺杂TiO2的超级电容器材料具有优异的导电性、循环稳定性和实际比电容。附图说明图1是气氛管式炉正视结构示意图；图2是气氛管式炉后视结构示意图；图3是齿轮传动结构示意图。1、主体；2、活动架；3、炉体；4、炉管；5、载物台；6、万向轮；7、端盖；8、气孔；9、齿轮。具体实施方式为实现上述目的，本专利技术提供如下具体实施方式和实施例：一种聚苯胺接枝Al掺杂TiO2的超级电容器材料，聚苯胺接枝Al掺杂TiO2的超级电容器材料制备方法如下：(1)向反应瓶中加入去离子水、硝酸铝、四氯化钛，搅拌2-4h，加入由葡萄糖水热反应得到的碳纳米微球，其中硝酸铝、四氯化钛、碳纳米微球的质量比为80-140:100:3-5，搅拌12-36h，离心并干燥，将干燥产物置于气氛管式炉中，气氛管式炉包括主体，主体的顶部固定连接有活动架，活动架的中间活动连接有炉体，炉体的中间活动连接有炉管，炉管的中间活动连接有载物台，载物台的底部活动连接有万向轮，炉管的右侧活动连接有端盖，端盖的右侧活动连接有气孔，炉体的中间活动连接有齿轮，进行煅烧过程，煅烧过程为在体积比为30-40:60-70的氧气与氮气混合氛围中400-450℃下煅烧3-5h，得到铝掺杂二氧化钛纳米空心球；(2)向反应瓶中加入无水丙酮、甲苯-2,4-二异氰酸酯、铝掺杂二氧化钛纳米空心球，在氮气氛围中室温超声分散均匀，加入二月桂酸二丁基锡，其中甲苯-2,4-二异氰酸酯、铝掺杂二氧化钛纳米空心球、二月桂酸二丁基锡的质量比为80-120:100:4-6，在70-90℃下超声反应2-3h，离心、洗涤并干燥，得到异氰酸酯化铝掺杂二氧化钛纳米空心球；(3)向反应瓶中加入无水丙酮、异氰酸酯化铝掺杂二氧化钛纳米空心球，超声分散均匀，加入苯胺，其中异氰酸酯化铝掺杂二氧化钛纳米空心球、苯胺的质量比为10:40-60，在氮气氛围中室温搅拌2-3h，离心、洗涤并干燥，得到苯胺修饰铝掺杂二氧化钛纳米空心球；(4)向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚苯胺接枝Al掺杂TiO

【技术特征摘要】
1.一种聚苯胺接枝Al掺杂TiO2的超级电容器材料，其特征在于：所述聚苯胺接枝Al掺杂TiO2的超级电容器材料制备方法如下：
(1)向去离子水中加入硝酸铝、四氯化钛，搅拌2-4h，加入由葡萄糖水热反应得到的碳纳米微球，其中硝酸铝、四氯化钛、碳纳米微球的质量比为80-140:100:3-5，搅拌12-36h，离心并干燥，将干燥产物置于气氛管式炉中，进行煅烧过程，得到铝掺杂二氧化钛纳米空心球；
(2)向无水丙酮中加入甲苯-2,4-二异氰酸酯、铝掺杂二氧化钛纳米空心球，在氮气氛围中室温超声分散均匀，加入二月桂酸二丁基锡，在70-90℃下超声反应2-3h，离心、洗涤并干燥，得到异氰酸酯化铝掺杂二氧化钛纳米空心球；
(3)向无水丙酮中加入异氰酸酯化铝掺杂二氧化钛纳米空心球，超声分散均匀，加入苯胺，在氮气氛围中室温搅拌2-3h，离心、洗涤并干燥，得到苯胺修饰铝掺杂二氧化钛纳米空心球；
(4)向去离子水中加入盐酸、苯胺、苯胺修饰铝掺杂二氧化钛纳米空心球，超声分散均匀，加入过硫酸铵，室温反应3-5h，过滤，洗涤并干燥，得到聚苯胺接枝Al掺杂TiO2的超级电容器材料。


2.根据权利要求1所述的一种聚苯胺接枝Al掺杂TiO2的超级电容器材料，其特征在于：所述步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳莹，
申请(专利权)人：广州一纪电子商务有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44