钛酸钡聚苯胺聚酰亚胺复合薄膜的制备与储能性能研究的开题报告.docx

钛酸钡聚苯胺聚酰亚胺复合薄膜的制备与储能性能研究的开题报告
一、选题背景及意义
在新能源储存领域，超级电容器由于其高功率密度、长循环寿命、低内阻等优势被广泛应用。而超级电容器的性能取决于其电极材料的性质。目前，研究者们已经开始将聚苯胺（PANI）和聚酰亚胺（PI）等高分子材料用于电极材料的制备。这些高分子材料具有导电性、电化学稳定性好、耐高温等性能，但是在电容器应用中，单独使用这些高分子材料会导致电化学容量较低，因此需要将它们和其他功能材料复合。而钛酸钡（BaTiO3）作为一种高介电常数的功能材料，也被用于复合材料中，可以提高电容器的电容量和能量密度。
因此，本课题选择钛酸钡和PANI、PI进行复合制备电极材料，研究其电化学性能和储能性能，为超级电容器的研究提供基础理论和实验依据。同时，可以为高分子材料的应用拓展提供一种新思路，有利于高分子材料在新能源领域中的应用，推动新能源技术的发展。
二、研究目的和内容
1.目的
（1）合成钛酸钡、PANI和PI复合材料，探究其制备方法及工艺条件对电化学性能的影响。
（2）研究复合材料的电化学性能，包括比电容、倍率性能、循环稳定性等。
（3）分析钛酸钡、PANI和PI复合材料在电化学储能中的机理，探究材料中各组分在电化学过程中的作用机制。
2.内容
（1）制备钛酸钡、PANI和PI复合材料，对比分析不同制备方法及条件对复合材料电化学性能的影响。
（2）测定复合材料的比电容、倍率性能和循环稳定性等表征参数，探究材料的电化学性能。
（3）采用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等表征手段，研究复合材料的结构和形貌。
（4）分析复合材料的电化学储能机理，探究不同组分对电化学储能性能的贡献。
三、研究方法和步骤
1.方法
（1）化学沉积法制备钛酸钡，并进行表征。
（2）通过原位聚合和冷凝剂还原法制备PANI，并进行表征。
（3）通过聚合物内部相互作用法制备PI，并进行表征。
（4）将钛酸钡、PANI和PI混合，并在模板电极上经旋涂或溶剂挥发法制备电极材料。
（5）使用电化学工作站对电极材料进行电化学测试，测定比电容、倍率性能和循环稳定性等参数。
（6）使用SEM和TEM等表征手段对电极材料进行表征。
（7）通过扫描电镜-能量色散谱（SEM-EDS）等方法，分析复合材料的成分分布。
2.步骤
（1）制备钛酸钡：以钛酸四丁酯和氯化钡为原料，通过化学沉积法在水相中反应得到钛酸钡，经过离心分离、水洗和烘干等处理，制备得到钛酸钡。
（2）制备PANI：选择苯胺为原料，在冷水浴下，使用过硫酸铵为氧化剂原位聚合制备得到PANI。
（3）制备PI：选择含有C=O的季戊四酮和含有-NH2的聚乙二胺为原料，通过聚合物内部相互作用，制备得到PI。
（4）制备复合材料：将制备好的钛酸钡、PANI和PI按一定比例混合，通过旋涂或溶剂挥发法制备复合薄膜，并在凝胶电解质电解池中制备电极材料。
（5）电化学测试：在电化学工作站上，使用循环伏安法和恒电流充放电法测定电极材料的比电容、倍率性能和循环稳定性等参数。
（6）表征手段：使用SEM和TEM等手段对复合材料的形貌和结构进行表征，使用SEM-EDS分析复合材料的元素分布情况。
四、预期成果与所期望解决的问题
1.预期成果
（1）成功制备钛酸钡、PANI和PI复合材料。
（2）测定复合材料的电化学性能，分析复合材料在电化学储能机制中的作用机理。
（3）探究制备方法和工艺条件对复合材料电化学性能的影响。
（4）为超级电容器的研究提供基础理论和实验依据，为高分子材料的应用拓展提供一种新思路。
2.所期望解决的问题
（1）钛酸钡、PANI和PI复合材料在电化学储能中的作用机理。
（2）探究制备方法和工艺条件对复合材料电化学性能的影响。
（3）为高分子材料应用在新能源储存领域提供新思路。
五、进度安排
预计研究周期为18个月，具体进度安排如下：
（1）前期调研和文献阅读（1个月）
（2）试验方法和样品制备（3个月）
（3）对样品进行表征和电化学测试（9个月）
（4）数据分析和结果讨论（2个月）
（5）撰写论文和准备答辩（3个月）
六、论文结构和基本框架
本论文预计包括以下结构：
（1）绪论
介绍研究背景、选题意义和目的，探讨国内外已有的研究成果，提出研究思路和方法。
（2）材料和方法
对钛酸钡、PANI和PI等材料的制备方法和表征方法进行详细阐述，并介绍电化学测试的原理和方法。
（3）结果与讨论
分别对复合材料的结构、形貌和电化学性能进行表征和讨论，探究复合材料的电化学储能机理，并探究制备方法和工艺条件对其性能的影响。
（4）结论与展望
总结研究工作，归纳结论和不足之处，并展望复合材料在未来应用中的发展前景。
（5）参考文献
列举本论文中所引用的参考文献。
注：以上各阶段的