一种双介孔的有序介孔碳/聚苯胺纳米线复合材料的制备方法及其应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102924715A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102924715A(43)申请公布日2013.02.13(21)申请号201210445238.6(22)申请日2012.11.09(71)申请人华东理工大学地址200237上海市徐汇区梅陇路130号(72)发明人程起林李春忠严燕芳姜立学(74)专利代理机构上海新天专利代理有限公司31213代理人胡红芳(51)Int.Cl.C08G73/02(2006.01)C08K7/24(2006.01)C08K3/04(2006.01)C08J9/26(2006.01)H01G9/042(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书44页页附图附图22页(54)发明名称一种双介孔的有序介孔碳/聚苯胺纳米线复合材料的制备方法及其应用(57)摘要本发明涉及一种双介孔的有序介孔碳/聚苯胺纳米线的制备方法及其应用。该方法是利用碳壁上嵌有二氧化硅纳米颗粒的有序介孔碳作为载体，然后以化学氧化聚合的方法从碳的孔道内向外生长聚苯胺纳米线阵列，最后用氢氟酸除去二氧化硅后得到双介孔的有序介孔碳/聚苯胺纳米线的分级复合材料。制备过程通过先复合，后去除二氧化硅的方法可以有效地保留介孔碳碳壁上的小介孔，提高了复合材料的比表面积，有利于电解液离子在相邻孔道间的迁移和扩散，进一步提高材料的电化学性能。本发明的积极效果是：制备过程简单，成本低廉，容易控制复合材料中聚苯胺的含量，易规模化生产；制得的电极材料比电容高、循环稳定性和倍率性能优异。CN1029475ACN102924715A权利要求书1/1页1.一种双介孔的有序介孔碳/聚苯胺纳米线复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将0.05～0.3g介孔碳/二氧化硅复合物搅拌分散于5～30ml的0.5～2M硫酸溶液中，超声10～30分钟使介孔碳/二氧化硅复合物充分分散后于冰浴中搅拌冷却，得到混合体系；（2）称量0.25～0.85g过硫酸铵加入到5～20ml去离子水中，于冰箱中冷却得到过硫酸铵溶液；（3）将0.1～0.6g苯胺单体加入到步骤（1）所述混合体系中，在真空下搅拌30～90分钟后快速加入5～40ml乙醇溶液后，滴加步骤（2）所述过硫酸铵溶液，冰浴下搅拌反应5～24小时；（4）将（3）中得到的产物洗涤烘干后于5～40%的氢氟酸中除二氧化硅颗粒，得到双介孔的有序介孔碳/聚苯胺纳米线的复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述介孔碳/二氧化硅是碳壁嵌有二氧化硅颗粒的有序介孔碳。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述介孔碳与苯胺的质量比是1：0.5～2。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述过硫酸铵与苯胺的摩尔比是1：0.5～2。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述冰浴的温度是0～5℃。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述过硫酸铵溶液预先冷却后缓慢滴加，滴加速率为1～2d/s。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述双介孔的有序介孔碳/聚苯胺纳米线的复合材料中以介孔碳为载体负载的聚苯胺是纳米线的阵列结构，纳米线长度为100～150nm、直径为20～30nm。8.权利要求1至7任一所述的制备方法得到的所述双介孔的有序介孔碳/聚苯胺纳米线的复合材料的应用，其特征在于，作为电极材料应用于超级电容器中。2CN102924715A说明书1/4页一种双介孔的有序介孔碳/聚苯胺纳米线复合材料的制备方法及其应用技术领域[0001]本发明属于新能源材料领域，涉及一种超级电容器电极材料的制备方法，具体地，涉及一种双介孔的有序介孔碳/聚苯胺纳米线复合材料的制备方法及其应用。背景技术[0002]作为一种新型的储能元件，超级电容器具有优异的功率特性和循环性能，广泛应用于电动汽车、通讯、玩具、智能仪器等领域。与传统电容器和二次电池相比，超级电容器比功率达到了电池的10倍以上，储存电荷能力比普通电容器高，并具有充放电速度快、对环境无污染、循环寿命长、使用的温度范围宽等特点，是本世纪最具有希望的一种新型绿色能源。电极材料是决定超级电容器电化学性能的关键因素，但是现有电极材料限制了其在微电子、光电子器件以及军事等领域的进一步应用。研究开发新型的电极材料是提高超级电容器性能的重要途径。[0003]目前研究的超级电容器的电极材料主要是碳电极材料、金属氧化物及导电聚合物电极材料。碳电极材料比表面积大，原料低廉，有利于实现工业化大生产，但是比容量相对较低。金属氧化物电极材料的比容量较高，但是其昂贵的成本以及对环境存在的安全隐患限制了它们的工业化规模。导电聚合物电极材料的工作电压高，从而可以提高能量存储的能力，缺点是这一类电极材料的稳定性差。另一方面，导