一种聚苯胺插层的制造技术

本发明专利技术涉及一种聚苯胺插层的

【技术实现步骤摘要】
一种聚苯胺插层的V2O5材料及其制备方法和作为铵离子电容器电极材料的应用


[0001]本专利技术属于新型电极材料
，可应用于铵离子电容器电极领域，具体涉及一种聚苯胺插层的
V2O5材料及其制备方法和作为铵离子电容器电极材料的应用
。

技术介绍

[0002]传统的化石燃料能源会产生大量的碳排放和环境污染物，对气候变化和环境健康造成威胁
。
开发绿色能源可以推动可持续能源发展，减少环境影响，实现能源的清洁
、
安全和可持续供应，这是应对气候变化和能源挑战的重要举措之一
。
而铵离子电容器的开发促进了材料科学
、
电池技术和能源储存技术的创新，开发高效
、
低成本的铵离子电容器可以利用可再生能源
(
如太阳能
、
风能
)
进行充电，从而减少或消除碳排放，降低环境影响，减缓气候变化，有助于降低能源储存的成本，使可再生能源系统更具经济竞争力
。
众所周知，电容器的电化学性能取决于电极材料的性能，开发具有高比表面积和储存电荷能力的电极材料可以显著提高电容器的能量密度，使其能够存储更多的电能，同时增加功率密度，使电容器能够更快地放电和充电
。
因此，开发聚苯胺插层的
V2O5材料，使嵌入的聚苯胺
(PANI)
分子在
V2O5分子间起柱状支撑作用，扩大
V2O5的层间距，从而提供丰富的阳离子的存储位点和增强的阳离子扩散率，增大电容器的电化学性能，将极大促进该电容器电极材料在能源存储领域的实际应用
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种聚苯胺插层的
V2O5材料及其制备方法和作为铵离子电容器电极的应用
。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0005]一种聚苯胺插层的
V2O5材料，是通过水浴法将嵌入的聚苯胺分子在
V2O5分子间形成柱状支撑，扩大
V2O5的层间距，然后用无水乙醇和去离子水离心洗涤，将多余的聚苯胺插层剂去除，得到聚苯胺插层的
V2O5材料
。
[0006]上述的一种聚苯胺插层的
V2O5材料的制备方法，包括如下步骤：
[0007]1)
将
V2O5粉末加入到去离子水中；
[0008]2)
在连续搅拌下向步骤
1)
所得溶液中缓慢加入聚苯胺；
[0009]3)
向步骤
2)
所得溶液中添加浓度为
3mol
·
L
‑1的盐酸，将
pH
值调节至3，此时溶液为灰黑色；
[0010]4)
将步骤
3)
所得灰黑色溶液，通过水浴加热回流反应，然后冷却至室温；
[0011]5)
用无水乙醇和去离子水离心洗涤，收集获得灰黑色沉淀物，然后真空干燥，得到聚苯胺插层的
V2O5材料
。
[0012]进一步的，上述的制备方法，步骤
1)
中，按固液比，
V2O5粉末
:
去离子水＝
1g:166mL。
[0013]进一步的，上述的制备方法，步骤
1)
具体为：将
V2O5先加入
66mL
去离子水充分搅拌
混合后，再加入
100mL
去离子水，充分搅拌
。
[0014]进一步的，上述的制备方法，按质量比，
V2O5粉末
:
聚苯胺＝
1:1
‑
4。
[0015]进一步的，上述的制备方法，步骤
4)
中，所述加热回流反应的条件为：在
80℃
下加热回流反应
24h。
[0016]进一步的，上述的制备方法，步骤
5)
中，真空干燥的条件为：在
60℃
下真空干燥
24h。
[0017]上述的一种聚苯胺插层的
V2O5材料作为铵离子电容器电极材料的应用
。
[0018]进一步的，上述的应用，方法如下：将聚苯胺插层的
V2O5材料与聚偏氟乙烯
、
超导碳黑和
N
‑
甲基吡咯烷酮混合，充分研磨后均匀涂到碳布集流体材料表面，得到铵离子电容器电极材料
。
[0019]更进一步的，上述的应用，按质量比，聚苯胺插层的
V2O5材料
:
聚偏氟乙烯
:
超导碳黑＝8：1：
1。
[0020]本专利技术的有益效果为：
[0021]1、
本专利技术将聚苯胺嵌入
V2O5分子间起柱状支撑作用，进而制备具有大层间距的
V2O5材料，增加阳离子储存位点并增强阳离子扩散速率，从而实现提高电极材料的电化学性能
。
[0022]2、
本专利技术提供的聚苯胺插层的
V2O5材料间距从单一层状晶体结构的
V2O5材料调整为其三倍值，可实现高度可逆的各种阳离子的嵌入扩散，提供了丰富的阳离子储存位点与宽敞的扩散途径，提高材料的利用率
。
附图说明
[0023]图1是实施例1制备的聚苯胺插层的
V2O5材料的循环伏安曲线图
。
[0024]图2是实施例1制备的聚苯胺插层的
V2O5材料在不同电流密度下的充放电曲线
(a)
和比电容曲线
(b)
图
。
[0025]图3是实施例2制备的聚苯胺插层的
V2O5材料的循环伏安曲线图
。
[0026]图4是实施例2制备的聚苯胺插层的
V2O5材料在不同电流密度下的充放电曲线
(a)
和比电容曲线
(b)
图
。
[0027]图5是实施例3制备的聚苯胺插层的
V2O5材料的循环伏安曲线图
。
[0028]图6是实施例3制备的聚苯胺插层的
V2O5材料在不同电流密度下的充放电曲线
(a)
和比电容曲线
(b)
图
。
[0029]图7是实施例4制备的聚苯胺插层的
V2O5材料的循环伏安曲线图
。
[0030]图8是实施例4制备的聚苯胺插层的
V2O5材料在不同电流密度下的充放电曲线
(a)
和比电容曲线
(b)
图
。
具体实施方式
[0031]实施例1[0032](
一
)
聚苯胺插层的
V2O5材料，制备方法如下：
[0033]1)<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种聚苯胺插层的
V2O5材料，其特征在于，所述聚苯胺插层的
V2O5材料，是通过水浴法将嵌入的聚苯胺分子在
V2O5分子间形成柱状支撑，扩大
V2O5的层间距，然后用无水乙醇和去离子水离心洗涤，将多余的聚苯胺插层剂去除，得到聚苯胺插层的
V2O5材料
。2.
权利要求1所述的一种聚苯胺插层的
V2O5材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)
将
V2O5粉末加入到去离子水中；
2)
在连续搅拌下向步骤
1)
所得溶液中缓慢加入聚苯胺；
3)
向步骤
2)
所得溶液中添加浓度为
3mol
·
L
‑1的盐酸，将
pH
值调节至3，此时溶液为灰黑色；
4)
将步骤
3)
所得灰黑色溶液，通过水浴加热回流反应，然后冷却至室温；
5)
用无水乙醇和去离子水离心洗涤，收集获得灰黑色沉淀物，然后真空干燥，得到聚苯胺插层的
V2O5材料
。3.
根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤
1)
中，按固液比，
V2O5粉末
:
去离子水＝
1g:166mL。4.
根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄子航，马天翼，张玥，刘骥驰，孙晓东，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：