超級(jí)電容器是一種性能介于電池與傳統(tǒng)電容器之間的新型儲(chǔ)能器件，具有功率密度高、充放電速度快、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，有著廣闊的應(yīng)用前景，如可用于便攜式儀器設(shè)備、數(shù)據(jù)記憶存儲(chǔ)系統(tǒng)、電動(dòng)汽車電源及應(yīng)急后備電源等。

　　基于新型石墨烯/聚噻吩超級(jí)電容器研究 1.本項(xiàng)目研究的意義及同類研究工作國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與存在的問題，并列出主要參考文獻(xiàn)。  

超級(jí)電容器是一種性能介于電池與傳統(tǒng)電容器之間的新型儲(chǔ)能器件，具有功率密度高、充放電速度快、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，有著廣闊的應(yīng)用前景，如可用于便攜式儀器設(shè)備、數(shù)據(jù)記憶存儲(chǔ)系統(tǒng)、電動(dòng)汽車電源及應(yīng)急后備電源等。特別是在電動(dòng)汽車上，超級(jí)電容器與電池聯(lián)合能分別提供高功率和高能量，既減小了電源的體積又延長了電池的壽命。電極材料是超級(jí)電容器最為關(guān)鍵的部分，也是決定其性能的主要因素，因此開發(fā)具有優(yōu)異性能的電極材料是超級(jí)電容器研究中最核心的課題。導(dǎo)電聚合物是一類重要的超級(jí)電容器電極材料，其電容主要來自于法拉第準(zhǔn)電容。目前應(yīng)用于超級(jí)電容器的導(dǎo)電聚合物主要有聚苯胺 (Polyaniline)、聚噻吩 (Polythiophene)、聚吡咯(Polypyrrole)等[1 ]。有機(jī)聚合物以其具有快速充放電、高儲(chǔ)能密度、綠色環(huán)保等特點(diǎn)，必將成為超級(jí)電容器電極材料的研究熱點(diǎn)。 對于有機(jī)聚合物電極材料，由于電容器在充放電時(shí)電解質(zhì)離子反復(fù)地進(jìn)出電極材料，使得電極材料的分子結(jié)構(gòu)遭到一定的破壞，共軛體系減小，電子離域性降低。從而使得電極的電導(dǎo)率下降，機(jī)械性能遭到破壞。當(dāng)對超級(jí)電容器反復(fù)充放電時(shí)，比電容、能量密度都會(huì)明顯降低，循環(huán)性不佳 為了提高有機(jī)物電極的機(jī)械性能和電導(dǎo)率，國內(nèi)外不少人研究了基于導(dǎo)電聚合物的復(fù)合電極材料，其中以CNT(碳納米管)與ECP(電子導(dǎo)電有機(jī)聚合物)復(fù)合材料為代表['14 18]。 ，由于碳納米管具有良好的機(jī)械性能，可以提供立體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。有機(jī)聚合物通過原位化 學(xué)聚合或電化學(xué)聚合包覆在碳納米管上，大大提高了比表面積。此外碳納米管具有良好的電導(dǎo)率，改善了聚合物在充放電時(shí)電導(dǎo)率降低的現(xiàn)象 石墨烯若取代石墨做電池的電極，有望提高電池的效率, CNT用作電化學(xué)電容器(EC)電極材料，比表面積的利用率低，原因是小于2 t'lm的孔不能形成雙電層；石墨烯用作EC電極材料【12J也具有比表面積大、導(dǎo)電性高等特點(diǎn)，沒有小于2 nm的孔不能有效利用的問題，價(jià)格上也有優(yōu)勢 石墨烯(Graphene)是近年來被發(fā)現(xiàn)的二維碳原子晶體．具有比碳納米管更為優(yōu)異的電學(xué)性質(zhì)．以及良好的導(dǎo)電性和化學(xué)穩(wěn)定性[26,27]．這使得其可以成為比碳納米管更好的電子或空穴傳遞的多功能材料。近年來．利用石墨烯獨(dú)特的電學(xué)性質(zhì)對一些材料進(jìn)行修飾以及制備性能更好的復(fù)合新材料是當(dāng)前的研究熱點(diǎn) Pack等[281合成了石墨烯．SnO，復(fù)合材料．發(fā)現(xiàn)

　　石墨烯能夠起到電子傳遞通道的作用．從而提高了復(fù)合材料的電化學(xué)性能 Seger等i29]以石墨烯為載體材料獲得了高分散的石墨烯．Pt納米復(fù)合材料 對該復(fù)合材料的電催化性能研究表明．石墨烯還是一種有效的載體材料 提綱 1. 超級(jí)電容器的應(yīng)用前景 2. 電極材料如有機(jī)聚合物、CNTs在超級(jí)電容器上的應(yīng)用 3. 石墨烯的前景 參考文獻(xiàn) 14 Krishna D，et a1．N and P doped poly(3，4-ethylene dioxy， thiophene)electrode materials for symmetric redox superca—pacitors[J]．Mater Sci，2007，42：8158 18 Hussain A M P，Kumar八Enhanced electrochemical sta—bility of all-po lym er redox supercapacitors with modified polypyrrole electrodes[J]．J Power Sources，2006，161： 1486 [26]YANG Yong—Gang，CHEN Cheng—Meng， WEN Yue-Fang，et a1．New Carbon Mater． 2008，23(3)：193-200 [27]HUANG Gui-Rong(黃桂榮)，CHEN Jian(陳建)．Carbon Techniques(Tansu如hu)，2009，28(1)：35~39 [28]Paek S M，Yoo E J，Honma I．Nano Lett．，2009，9(1)：72—75 [15]Wang H L，Hao Q L，Yang X J，et a1．Graphene oxide doped polyaniline for supercapacitors[J]．Electrechem Commun，2009， 11(6)：1 158—1 161． 本項(xiàng)目的研究內(nèi)容、特色和創(chuàng)新之處即立題根據(jù) 研究工作的預(yù)期結(jié)果或目標(biāo)及提供形式。如系理論成果，應(yīng)寫明在理論上解決哪些問題及其科學(xué)意義；如系應(yīng)用性成果或基礎(chǔ)性資料，應(yīng)寫明其應(yīng)用前景 擬采取的理論分析、計(jì)算、實(shí)驗(yàn)方法和步驟及其可行性論證

　　研究工作的總體安排、進(jìn)度、經(jīng)費(fèi)支出預(yù)算 1、 與本項(xiàng)目有關(guān)的工作基礎(chǔ)及實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)目研究已有的主要儀器設(shè)備；尚缺的儀器 設(shè)備及解決途徑： 2、 申請者和項(xiàng)目組主要成員的主要學(xué)歷和研究工作簡歷，近期發(fā)表的與本項(xiàng)目有關(guān)的主要論著和科研成果名稱及獲獎(jiǎng)情況： 采用掃描電子顯微鏡(SEM)和投射電子顯微鏡（TEM）觀察電極材料的表面形貌結(jié)構(gòu)，用紅外光譜儀、XRD、XPS及EDS等能譜表征分析復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和元素含量。 將復(fù)合材料做成圓片，室溫下用四探針測試儀測試電導(dǎo)率，分析復(fù)合材料的導(dǎo)電性能。 在避光下回流5小時(shí)。由于苯胺的沸點(diǎn)為183℃，所以回流溫度應(yīng)控制在略高于183℃的水平。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，充氮?dú)獗Ｗo(hù)后，避光保存。MWCNT在苯胺中回流的過程中，苯胺由無色溶液變?yōu)闇\黃色，再至棕色，最后形成了黑紅色透亮溶液。冷卻到室溫，用微孔濾膜過濾待用。用36%濃鹽酸配制成2.omol/L的鹽酸溶液。取50ml稀鹽酸并加入4.79摻入MwCNT的苯胺溶液，配制成鹽酸苯胺溶液。取 11.49過硫酸錢(0.05mol)溶解于25ml蒸餾水中配制成過硫酸錢溶液。在電磁攪拌下在O一5℃用滴液漏斗將過硫酸錢溶液滴加到鹽酸苯胺溶液中，25分鐘滴加完畢，繼續(xù)反應(yīng)lh。結(jié)束反應(yīng)，反應(yīng)混合物減壓過濾，分別用無水乙醇和蒸餾水洗滌數(shù)次，直到中性為止。最后用2.omol/L的鹽酸溶液浸泡Zh進(jìn)行摻雜，過濾，干燥至恒重 將制得的活性材料粉末用研缽研磨以后，稱取SOwt%的活性材料，7.swt%的乙炔黑和7.swt%的石墨，然后混合均勻，用一滴聚四氟乙烯溶液(占電極材料的swt%)，一滴酒精和一滴水均勻混合后，涂覆在泡沫鎳片上，涂覆面積約 1cmZ。制備的泡沫鎳長Zcm，寬Icm， 泡沫鎳涂覆前在丙酮中浸泡 10min，以除去其表面的氧化層和其他雜物以免影響其測試效果.將制備好的電極在烘箱中60℃下干燥24h，備用電極 性能在安裝有工作電極，鉑片對電極和飽和甘汞參比電極的燒杯型電池中進(jìn)行測試，電解質(zhì)為IMNaNo3水溶液，工作電極表面積為 1cmZ。循環(huán)伏安測試在cHI660c型電化學(xué)工作站

　　(上海辰華)上進(jìn)行，掃描范圍:一0.2一o.sv，掃速:smv/s。，電化學(xué)交流阻抗測試在cHI66oC型電化學(xué)工作站(上海辰華)上進(jìn)行，頻率范圍:100000一O.olHz，交流調(diào)制:smV。充放電測試在CHI660C型電化學(xué)工作站(上海辰華)上進(jìn)行，截至電位:一0.2一0.8V，采用多個(gè)不同的恒定電流密度進(jìn)行測定。