聚苯胺/金属氧化物复合纳米材料的合成及其电容特性研究

本项目围绕聚苯胺导电高分子与金属氧化物如氧化镍、二氧化锰等复合材料的合成及其电容特性测试展开研究。合成由不同形貌聚苯胺导电高分子负载金属氧化物纳米粒子、聚苯胺包覆金属氧化物纳米粒子和均匀复合的聚苯胺与金属氧化物纳米粒子三种不同类型的复合电极材料，并测试其各自的电容特性。通过表面活性剂调控聚苯胺、金属氧化物粒子的形貌及尺寸大小，系统研究导电聚合物聚苯胺、金属氧化物纳米粒子及其复合物的形貌构筑规律，重点探讨聚苯胺导电高分子的形貌、金属氧化物粒子的尺寸、复合材料各成分的比例及复合的方式对其电容特性的影响。根据实验结果深入研究聚苯胺导电高分子与金属氧化物复合方式与其电容特性之间的规律，为新型的具有高比电容值的导电高分子与金属氧化物纳米粒子复合电极材料的制备提供理论基础。

本项目以导电高分子聚苯胺作为研究对象，通过与金属氧化物典型材料二氧化锰、二氧化锡进行复合，探讨它们的电化学储能性能。合成了不同形貌聚苯胺及不同碳基材料负载的聚苯胺、金属氧化物微纳米材料。利用聚苯胺的氧化还原特性，与高锰酸钾反应制备不同形貌聚苯胺/二氧化锰、碳纳米管/聚苯胺/二氧化锰、石墨烯/聚苯胺/二氧化锰等一系列碳基、聚苯胺与二氧化锰的复合材料。控制反应条件，调控复合材料的负载比例，二氧化锰纳米粒子的大小，并应用于超级电容器储能研究。系统研究了聚苯胺负载二氧化锰的反应机理，重点探讨了聚苯胺载体的形貌，二氧化锰的负载量、纳米粒子的尺寸等对比电容性能的影响。在此基础上，通过与碳球、碳纳米管、石墨烯等碳材料进行复合，改变材料的导电性，研究不同碳材料基材负载的条件对最终复合材料性能的影响。制备了聚苯胺与二氧化锡的复合材料，探讨了制备方法和复合方式对材料性能的影响。根据实验结果深入研究了影响聚苯胺/金属氧化物复合材料储能性能的重要影响因素，并进行规律行总结，为导电高分子与金属氧化物复合材料在电化学储能方面的应用提供理论基础。在本项目基金的资助下，已发表高水平论文4篇，影响因子均在3以上，另有多篇论文正在整理中。