本文由原位聚合方式，在纳米砂磨机中，以水为分散介质，利用FeCl3化学氧化噻吩制备聚噻吩/石墨复合材料。考察了不同噻吩与石墨配比（1:10,2:10, 3:10, 4:10, 5:10）对制备的复合材料电学性能的影响。将复合材料制备成超级电容电极材料，利用电化学工作站，由循环伏安法（CV）、计时电位法(CP)方式进行性能测试。实验结果表明在1A/g 电流密度下比电容值最大，而且随着原位聚合噻吩量的增加，制备的电极比电容值增加，在噻吩/石墨烯为5:10的比例下其制备的超级电容电极比电容最大为316 F/g。因此，通过纳米砂磨机，以环境友好的水为分散介质，原位聚合制备的聚噻吩/石墨复合材料，通过配比优化，可以制备优良的超级电容电极材料，在新能源材料领域具有非常好的应用前景。
目录
1.前言 3
1.1超级电容器概述 4
1.1.1超级电容器简介 4
1.1.2超级电容器工作原理 4
1.2超级电容器结构特点 6
1.2.1电极材料 6
1.2.2电解液 6
1.3超级电容器发展现状 7
1.3.1发展现状 7
1.3.2发展方向 7
1.4 结构型导电高分子材料 8
1.4.1基本特征 8
1.4.2基本类型 8
1.4.3聚噻吩类衍生物 10
1.5课程设计及创新点 12
2 实验部分 13
2.1 试剂和仪器 13
2.1.1 试剂 13
2.1.2仪器 13
2.2材料的制备 13
2.2.1聚噻吩/石墨复合材料的制备 13
2.2.2电极的制备 14
3 结果与讨论 15
3.1 噻吩：石墨为1:10比例配方的电化学性能分析 15
3.2 噻吩：石墨为2:10比例配方的电化学性能分析 18
3.3 噻吩：石墨为3:10比例配方的电化学性能分析 21
3.4 噻吩：石墨为4:10比例配方的电化学性能分析 24
3.5 噻吩：石墨为5:10比例配方的电化学性能分析 27 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ￥351916072$ 

3.6 纯石墨电化学性能分析 31
4 结论 35
参考文献 36
致谢 38
1.文献综述
进入21世纪以来,人们逐渐地对化石能源依赖越来越高。然而，化石类能源过度的使用，对环境所带来的污染问题始终困扰着我们。而且，有限的化石能源终将枯竭，届时人们将无法维持整个社会的正常运转。因此，无污染的可再生能源成为新能源开发的热点。这也对能量的转化和存储提出了更高的要求。因此，的研究具有能量运输和储存能力强，且循环性能优良的能量储存设备势在必行。近年来互联网电子技术发展十分迅猛，人们对电子产品的依赖性逐年增强，对电子产品的形状和大小也提出了更高的要求。作为电子产品电能来源能量储存装置也面临着巨大的技术升级挑战。超级电容器的优点很多，例如比容量大、功率密度高等。[13]其可以大量地应用在高新电子产品、国防航空、新型能源等诸多领域。因此，针对超级电容器的应用和开发在储能装置研究领域具有重要地位。
聚乙炔是最早被发现的导电高分种子,因其环境稳定性比较差,应用受到了限制。目前最主要的导电高分子材料有聚噻吩(PTh)、聚吡咯(PPy)、聚对苯撑、聚苯胺(PAni)等,其中导电性能最佳的导电高分子是聚噻吩，引起了人们最多的注意力。水溶性聚噻吩因侧链上接枝的亲水性离子基团使聚合物具有很强的亲水性，因此聚合物拥有一般高分子材料不具备的优异性能，作为高轭高分子，在紫外可见光区域有很强的吸收，具有分子导线的特性，可用于新一代显示器的应用。与传统的旋膜成涂法相比，这类高分子价格便宜，并且可以使用水、乙醇等环境良好型溶剂，符合现行中国提倡的金山银山不如绿水青山的概念。
电极材料是超级电容器的核心,其决定了超级电容器的电容性能、生产成本和应用领域。电极材料不断地阻碍超级电容器的发展，人们的注意力也越来越多地放在它的身上。目前,用于超级电容器的电极材料主要有三种，金属氧化物、导电聚合物、碳材料。目前碳材料价格低廉且制作方法简单，已经成为商业化超级电容器使用的主要电极材料。这三种超级电容器电极材料各具特色，且优、缺点互补。因此，可将不同结构的碳材料和不同种类的电极材料进行复合，合成碳基复合材料。可以通过两类材料的协同效应和实现双电层电容和赝电容的结合，用来提高复合材料的整体电容特性[4]。
1.1超级电容器概述
超级电容器(Supercapacitor)因为优点众多，比如能够快速的充放电、很长的使用寿命以及较高的功率密度让人们对这一材料的关注越来越多。它的性能很大程度上由电极材料的结构决定,因此探索合理的结构以期获得高性能的电极就显得尤为重要。
1.1.1超级电容器简介
超级电容器属于一种基于电极/电解液界面电化学过程的新型的储能装置其具有以下优点[57]：
超级电容器具有超高的能量密度和功率密度
（2） 在功率密度方面它拥有普通电容器的优点，在能量密度方面它拥有传统电池的优点。它充电的效率相当地高，用时也非常的短。
（3）在充电过程中超级电容器的循环可逆性较高,循环充放电次数甚至可以到达数十万次。
（4）超级电容器的使用温度范围较宽
超级电容器的使用温宽较宽，可从40℃到80℃，并且随着温度的降低它的比电容衰减也很少。
超级电容器的自身寿命很长
因超级电容器用到的电极材料可以较稳定地存在在电解液中，所以其性能稳定、寿命也很长是有迹可循的。
超级电容器的安全性高，对环境无污染
因为超级电容器使用到的电极材料以及电解液都很稳定很安全，所以都不容易出现安全事故、环境污染。
1.1.2超级电容器工作原理
超级电容器按照能量储存的原理可以划分为：双电层电容器、法拉第准电容器和混合型电容器。
1.1.2.1双电层电容器
双电层电容器（Electric doublelayer capacitor）在充放电的过程中是没有发生任何的化学反应的，这是由于它有其它的途径来实现电能的存储:在电极与电解液中间形成双电层，这使得双电层电容器能够在充放电过程中不影响溶液的浓度，理论上可以有无限的循环使用寿命。[8]目前碳材料是双电层电极的主要原料，其具有较高的孔隙率因而可以产生较高的双电层电容，其已成为商业化超级电容器的主要电极材料。
1.1.2.2法拉第准电容器
法拉第准电容器（Pseudocapacitor）的能量存储方式与双电层电容器有很大的不同，它是通过化学反应如掺杂与去掺杂、化学吸附与脱附或者氧化还原反应来产生法拉第准电容来实现其储能的最终目的。 [910]法拉第准电容器在充电时，电解液的离子会迁移到电极材料表面，并沿着电极材料的孔道渗入到电极内部，与电极材料表面和内部的活性物质均发生氧化还原反应，产生大量的正负电荷聚集在电机与电解质的界面上。在放电时，上述的聚集的电荷会经过氧化还原反应再次回到电解液当中。电极上这种电荷的定向移动会产生较大的响应电流，实现电极的放电。一般来讲这种法拉第准电容主要会在导电聚合物和金属氧化物电极中产生。在法拉第准电容器的充放电过程中掺杂/去掺杂、化学吸附/脱附或氧化/还原反应会同时发生在电极的表面和内部。这也是于双电层电容器产生的比电容远远比不上法拉第准电容器的原因。如何提高电极材料的利用率，会产生更多的赝电容就成为法拉第准电容器研究的热点。

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