一種在二氧化錳電極表面對苯胺進行原位氧化的方法與流程

本發明屬于電極材料的制備
技術領域：
，具體涉及一種在二氧化錳電極表面對苯胺進行原位氧化提高比電容性能的方法。
背景技術：
：電化學超級電容器被廣泛認為是一個重要的能源存儲設備，其電荷存儲機理是一個可逆的充放電過程，可以分為雙電層電容和贗電容兩種。柔韌性固態超級電容器具有高功率密度、長循環壽命和較高的能量密度，在便攜式能量儲存設備領域具有廣闊的發展前景。近來不斷有人通過電沉積的方法將活性材料(如RuO2、MnO2、V2O5、NiOH或石墨烯納米片)附著在導電纖維上超級電容器，來獲得高性能的柔韌性超級電容器。在這些材料中，MnO2具有容量高、成本低、可逆性好，環境友好等優點。PANI和它的衍生物是一類具有獨特電導性的電導聚合物，既有一般金屬和半導體的導電性，同時具備傳統聚合物的易得行和柔韌性。PANI作為電極材料具有較高的能量密度，將它與MnO2復合將進一步提高電極材料性能。目前合成導電聚苯胺復合電極材料的方法一般是利用電沉積法，這種方法工藝復雜、成本高，如CN201110271799、CN201410195022，還沒有專利方法直接利用二氧化錳電極表面對苯胺進行原位氧化。公開于該
背景技術：
部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。技術實現要素：本發明針對現有技術的不足，發明一種在二氧化錳電極表面對苯胺進行原位氧化的方法，本發明方法提高了電池的電化學性能，簡化了生產工藝；降低了生產成本，使得操作簡單、安全。為了實現上述目的，本發明是采用以下技術方案實現：一種在二氧化錳電極表面對苯胺進行原位氧化的方法，包括以下步驟：(1)將具有電化學活性的MnO2、導電劑及粘結劑配制成電極漿料；(2)用步驟(1)中得到的電極漿料制作成電極；(3)配制酸性溶液，其濃度為0.3-1M；(4)取苯胺單體加入到步驟(3)中得到酸性溶液中，攪拌，使苯胺單體溶解，得到含有苯胺的酸性溶液；(5)將步驟(2)得到的電極浸泡到步驟(4)得到含有苯胺的酸性溶液中0-60s，取出，在烘箱干燥0.17-6h后再取出，再浸泡，隨后烘干，如此反復，反復次數為1-8次，即可獲得高比電容的電極。作為優選，步驟(1)中所述的導電劑為乙炔黑、SuperP、SuperS、350G、碳纖維(VGCF)、碳納米管(CNTs)、科琴黑KetjenblackEC300J、科琴黑KetjenblackEC600JD、科琴黑CarbonECP和科琴黑CarbonECP600JD中的至少一種。作為優選，步驟(1)中所述的粘結劑為PF耐酸粘結劑、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTFE)中的至少一種。作為優選，步驟(1)中MnO2、導電劑和粘結劑三者的質量比為X：Y：Z，其中10<X<20，0<Y<1.5，2<Z<8。作為優選，步驟(2)中所述的酸性溶液為無機酸或有機酸的水溶液。作為優選，所述的無機酸為鹽酸、硝酸、硫酸、高氯酸、氫溴酸和磷酸中的至少一種；所述的有機酸為醋酸、烷基磺酸、對甲磺酸和氨基磺酸中的至少一種。作為優選，步驟(4)中所述的苯胺單體的加入量為0.1-1.5mL。作為優選，步驟(4)中苯胺單體與酸性溶液的體積比為1：20-1：2。作為優選，步驟(6)中烘箱的溫度為0-100℃。與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：本發明為直接利用二氧化錳電極表面對苯胺進行原位氧化，可用于制備超級電容器電極材料，同時更便于制備柔性超級電容器電極材料，在鉬酸鈉溶液中具有較高的比電容，循環性能也得到很大程度的提高，有效發揮了二氧化錳和聚苯胺的贗電容特性。附圖說明附圖1為本發明的進行過原位氧化法得到的電極材料在2mA的電流下Na2SO4溶液的充放電曲線；附圖2為未進行過原位氧化法得到的電極材料在2mA的電流下Na2SO4溶液的充放電曲線。具體實施方式下面結合具體實施例對本發明的具體實施方式進行詳細描述，但應當理解本發明的保護范圍并不受具體實施方式的限制。實施例1：一種在二氧化錳電極表面對苯胺進行原位氧化的方法，包括以下步驟：(1)將具有電化學活性的MnO2、導電劑及粘結劑配制成電極漿料；所述的MnO2為導電劑為乙炔黑，所述的粘結劑為PVDF，所述的MnO2、導電劑和粘結劑三者的質量比為15：1：4；(2)將步驟(1)中得到的電極漿料均勻涂抹到石墨紙上，涂抹面積為1cm2制作成電極；(3)配制酸性溶液，其濃度為0.5M；所述的酸性溶液為無機酸水溶液；所述的無機酸為硫酸；(4)取苯胺單體加入到步驟(3)中得到酸性溶液中，攪拌，使苯胺單體溶解，得到含有苯胺的酸性溶液；所述的苯胺單體的加入量為0.1mL；苯胺單體與酸性溶液的體積比為1：20；(5)將步驟(2)得到的電極浸泡到步驟(4)得到含有苯胺的酸性溶液中30s，取出，在烘箱干燥0.17h后再取出，再浸泡，隨后烘干，如此反復，反復次數為1次，即可獲得高比電容的電極；烘箱的溫度為0℃。實施例2：一種在二氧化錳電極表面對苯胺進行原位氧化的方法，包括以下步驟：(1)將具有電化學活性的MnO2、導電劑及粘結劑配制成電極漿料；所述的導電劑為碳纖維，所述的粘結劑為PF耐酸粘結劑，所述的MnO2、導電劑和粘結劑三者的質量比為11：0.1：2.5；(2)用步驟(1)中得到的電極漿料制作成電極；(3)配制酸性溶液，其濃度為1M；所述的酸性溶液為有機酸的水溶液；所述的有機酸為醋酸；(4)取苯胺單體加入到步驟(3)中得到酸性溶液中，攪拌，使苯胺單體溶解，得到含有苯胺的酸性溶液；所述的苯胺單體的加入量為1.5mL；苯胺單體與酸性溶液的體積比為1：2；(5)將步驟(2)得到的電極浸泡到步驟(4)得到含有苯胺的酸性溶液中60s，取出，在烘箱干燥6h后再取出，再浸泡，隨后烘干，如此反復，反復次數為8次，即可獲得高比電容的電極；烘箱的溫度為100℃。實施例3：一種在二氧化錳電極表面對苯胺進行原位氧化的方法，包括以下步驟：(1)將具有電化學活性的MnO2、導電劑及粘結劑配制成電極漿料；所述的導電劑為科琴黑KetjenblackEC300J，所述的粘結劑為聚四氟乙烯(PTFE)，所述的MnO2、導電劑和粘結劑三者的質量比為19：1.4：7；(2)用步驟(1)中得到的電極漿料制作成電極；(3)配制酸性溶液，其濃度為0.5M；所述的酸性溶液為無機酸水溶液；所述的無機酸為硝酸；(4)取苯胺單體加入到步驟(3)中得到酸性溶液中，攪拌，使苯胺單體溶解，得到含有苯胺的酸性溶液；所述的苯胺單體的加入量為1.0mL；苯胺單體與酸性溶液的體積比為1：10；(5)將步驟(2)得到的電極浸泡到步驟(4)得到含有苯胺的酸性溶液中30s，取出，在烘箱干燥3h后再取出，再浸泡，隨后烘干，如此反復，反復次數為5次，即可獲得高比電容的電極；烘箱的溫度為80℃。對實施例1-3中制備得到的電極的性能進行測定，詳見表1。表1本發明的方法制備得到的電極的性能進行測定處理比電容(mF/cm2)實施例1517.5實施例2520.3實施例3523.5對照132.5注：對照為未進行過原位氧化法得到的電極，其它與本發明的方法相同。由表1可知，本發明的方法實施例1-3中制備得到的電極的比電容遠高于對照，圖1為進行了原位氧化法的電極的比電容，而作為對照(見圖2為未進行過原位氧化法的)的比電容。前述對本發明的具體示例性實施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述并非想將本發明限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據上述教導，可以進行很多改變和變化。對示例性實施例進行選擇和描述的目的在于解釋本發明的特定原理及其實際應用，從而使得本領域的技術人員能夠實現并利用本發明的各種不同的示例性實施方案以及各種不同的選擇和改變。本發明的范圍意在由權利要求書及其等同形式所限定。當前第1頁1 2 3