[发明专利]一种MnO

说明书

本发明为一种MnO₂‑PANI/泡沫钛复合电极的制备方法。该方法以泡沫钛作为MnO₂‑PANI复合电极的集流体，以乙醇与水的混合溶剂配制第一电解液电聚合苯胺，以水、乙醇、乙酸三元混合溶剂配制第二电解液电沉积MnO₂，同时，利用乙醇和乙酸的界面活性作用有效改善制备工艺的稳定性和可控性。本发明所制得的MnO₂‑PANI/泡沫钛复合电极在中性电解液中具有良好的电化学性能。

技术领域

本发明属于复合电极材料制备技术领域，特别涉及一种MnO₂-PANI/泡沫钛复合电极的制备方法。

背景技术

超级电容器是一种电化学能量储存设备，它结合传统的电池高能量存储与传统电容器高功率传输的优点，相比于传统的电介质电容器和电池具有更高的功率和更长循环寿命。其中电极材料是决定超级电容器的性能与成本的关键。

MnO₂作为一种赝电容活性材料，不仅价格低廉、资源丰富，而且理论电容值高。但MnO₂存在电导率低、易溶解等缺点，极大地限制了MnO₂作为电极材料的应用。

导电聚合物中的聚苯胺(PANI)具有比电容高、导电性和电化学可逆性良好、价格低廉等优点，成为一类很有研究价值的超级电容器电极材料。但是，PANI在充放电过程中易发生氧化还原反应，产生离子的嵌入和脱出，导致其电化学稳定性较差。

研究表明，通过适当的方法将MnO₂和PANI复合在一起所制备的MnO₂-PANI复合电极，兼具MnO₂和PANI的优点，并可克服它们自身的缺点，因此，关于MnO₂-PANI复合电极的研究受到重视。

MnO₂-PANI复合电极的制备方法主要包括电沉积法，水溶液聚合法，化学氧化复合法，原位聚合法等。例如，《Sensors and Actuators B:Chemical》(2013，186，P67-77)报道了一种MnO₂-PANI复合物的制备方法，该方法将预先制备的苯胺纤维溶入到水中，然后在搅拌下加入适量的KMnO₄溶液，30min后，过滤出反应混合物，洗涤干净，即得MnO₂-PANI复合物。《Polymer Composites》(2015，36，P113-120)报道了一种MnO₂-PANI复合电极的制备方法，该方法以钛片作阳极、石墨板作阴极，采用单脉冲恒电流电沉积技术，在0.2M苯胺、0.4M硫酸和0.6M MnSO₄的混合溶液中进行电聚合，反应结束后，将样片进行洗涤干燥，将复合物刮下，用乙炔黑和聚四氟乙烯作导电剂和粘合剂，将复合物与泡沫镍压制在一起，得到MnO₂-PANI复合电极。《Journal of Alloys and Compounds》(2012，532，P1-9)报道了一种MnO₂-PANI复合电极的制备方法，该方法将苯胺单体与MnCl₂·4H₂O同时溶入盐酸溶液中，经过超声后，在冰浴下逐滴加入KMnO₄溶液，将混合物在恒温下搅拌4小时以生成 MnO₂-PANI复合物，然后将复合物与不锈钢压制在一起，制成MnO₂-PANI电极。《Materials Chemistry andPhysics》(2010，124，P1151-1154)报道了一种MnO₂-PANI复合电极的制备方法，该方法首先通过氧化还原反应合成MnO₂颗粒，然后将MnO₂颗粒超声分散在去离子水中，在冰浴中搅拌，同时配制适量的苯胺硫酸水溶液，将两种溶液在冰浴下混合搅拌，经过一定时间后，得到绿色固体产物，将固体产物与泡沫镍压制在一起，制成MnO₂-PANI电极。