[发明专利]纸纤维/本征态聚苯胺超级电容器复合电极材料制备方法

说明书

纸纤维/本征态聚苯胺超级电容器复合电极材料制备方法，其步骤为：（1）以纸纤维和苯胺为原料制备纸纤维/掺杂态聚苯胺复合材料，将苯胺与纸纤维分散于酸性溶液中，其中苯胺浓度为0.1～0.3mol/L，酸液浓度与苯胺浓度比为1:1。加入与苯胺相同浓度的氧化剂进行化学氧化聚合，反应4～6h，经抽滤，洗涤，制备得到纸纤维/掺杂态聚苯胺复合材料；（2）将纸纤维/掺杂态聚苯胺复合材料超声分散至碱溶液中，在搅拌条件下，脱掺杂处理6～8h后，抽滤，洗涤，干燥制备得到纸纤维/本征态聚苯胺超级电容器复合电极材料。

技术领域

本发明涉及超级电容器用电极材料的制备技术，具体涉及纸纤维/本征态聚苯胺超级电容器复合电极材料的制备技术，属于超级电容器技术领域。

背景技术

超级电容器是一种介于传统电容器和化学电池之间的储能器件，具有较高电容量、能量密度大、循环寿命长和充放电速度快等优点，作为一种绿色环保、性能优异的新型储能器件，近年来成为研究热点。电极材料是影响超级电容器性能的关键因素，在众多电极材料中，聚苯胺由于其高掺杂稳定性、易制备和良好的环境稳定性等优点等被认为是一种极具发展潜力的超级电容器用电极材料。

导电聚合物聚苯胺在酸性条件下具有良好的氧化还原可逆性（可逆的质子酸掺杂/脱掺杂过程），可在不同氧化态之间进行可逆的氧化还原反应。聚苯胺的质子酸掺杂没有改变主链上的电子数目，只是质子进入高聚物链上使链带正电，为维持电中性，对阴离子也进入高聚物链，质子酸掺杂态聚苯胺可应用于超级电容器电极材料。与掺杂态聚苯胺相比，本征态聚苯胺电导率较低，在超级电容器性能研究中非常少见，文献报道利用无模板法氨水脱掺杂制备了本征态聚苯胺纳米纤维，研究表明：脱掺杂聚苯胺比掺杂态聚苯胺的容量和循环稳定性有所提高（De-doped polyaniline nanofibres with micropores forhigh-rate aqueous electrochemical capacitor，ChaoqingBian, Aishui Yu SyntheticMetals 160 (2010) 1579–1583）。通常利用化学氧化法制备的聚苯胺分子链易堆积，呈现大的块状结构，比表面积较小，不利于提高聚苯胺的比电容，并且在充放电过程中分子链会反复发生膨胀和收缩，引起聚苯胺分子链的结构坍塌，导致聚苯胺的电化学循环稳定性较差。因此提高聚苯胺的容量和循环稳定性，成为聚苯胺电极材料实际应用中亟待解决的问题。

目前，很多的柔性材料被用来作为电极材料的基板材料，例如石墨烯、碳纳米管、纤维素等用来改善聚苯胺的电化学性能。其中纤维素作为一种廉价、环境友好的自然界中最丰富的高分子，具有来源广泛、安全无毒、可生物降解等性质。其表面含有大量亲水官能团，如羧基、羟基等，可与聚苯胺复合增强其稳定性，同时使电极材料和电解液充分接触，保证了电解液中离子高效、快速扩散，从而提升电极材料的电化学性能。

本发明的目的在于提供一种纸纤维/本征态聚苯胺超级电容器电极材料的制备方法。将纸纤维与聚苯胺赝电容材料进行复合，利用两种材料各自的优势，可以有效提高复合材料的比电容和电化学循环稳定性，有望制备性能优异的柔性超级电容器，同时原材料易得，价格低廉，制备工艺简单，具有显著的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种纸纤维/本征态聚苯胺超级电容器复合电极材料的制备方法。

本发明是纸纤维/本征态聚苯胺超级电容器复合电极材料制备方法，其步骤为：

（1）以纸纤维和苯胺为原料制备纸纤维/掺杂态聚苯胺复合材料，将苯胺与纸纤维分散于酸性溶液中，其中苯胺浓度为0.1～0.3mol/L，酸液浓度与苯胺浓度比为1:1。加入与苯胺相同浓度的氧化剂进行化学氧化聚合，反应4～6h，经抽滤，洗涤，制备得到纸纤维/掺杂态聚苯胺复合材料；

（2）将纸纤维/掺杂态聚苯胺复合材料超声分散至碱溶液中，在搅拌条件下，脱掺杂处理6～8h后，抽滤，洗涤，干燥制备得到纸纤维/本征态聚苯胺超级电容器复合电极材料。

本发明相对于现有技术，具有如下有益效果：