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摘要为提高聚苯胺的电容性能，本实验将氧化钨与聚苯胺制成PANI/WO3复合薄膜。首先通过阳极氧化的制备方法在0.1M HClO4水溶液中制备WO3薄膜，然后利用循环伏安法在WO3纳米结构上沉积聚苯胺，得到具有高比表面积的PANI/WO3复合薄膜。通过对复合物进行恒流充放电、交流阻抗等电化学测试，研究不同种类、不同pH值的电解液对复合物电极材料超级电容性能的影响。结果表明：电解质溶液的pH值越小，该电极材料的电容性能越好；与氯化盐相比，硫酸盐更适合作为工作环境，有利于延长其工作寿命；PANI与WO3复合后能提高比电容，在大电流充放电过程中仍有较高的容量保持率。21900
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关键词 聚苯胺；三氧化钨；电容性能
毕业论文设计说明书（论文）外文摘要
Title Supercapacitive properties of polyaniline/tungsten trioxide composite films
Abstract
In this work, polyaniline(PANI)/tungsten trioxide(WO3) composite films were prepared to improve the capacitive performance of PANI. First, the WO3 film was prepared in 0.1M HClO4 solution by anodic oxidation method, and then deposited polyaniline on WO3 nanostructures by the cyclic voltammetry to obtain PANI/WO3 composite films with high specific surface. The influence of the electrolytes on capacitive performance of the composite films was studied through the constant current charge and discharge test as well as electrochemical impedance tests.The result shows that the capacitive properties of the electrode material is better in acid solution than in alkaline environment. Sulfate ion can prolong the working lifetime of the films while the chloride ion cannot. Specific capacitance can be improved when tungsten oxide is composited with polyaniline, as the capacity retention rate is still high in large-current charge-discharge process.
Keywords polyaniline; tungsten trioxide; capacitive performance
目 录
1. 引言 1
1.1 超级电容器的机理与特点 1
1.2 导电聚合物电化学电容器 2
1.3 聚苯胺的电学性能 3
1.3.1聚苯胺的导电机制 3
1.3.2聚苯胺与金属氧化物复合材料的电容性能 4
1.4 小结 6
2. 材料制备与测试方法 6
2.1.实验仪器与试剂 6
2.2 PANI/WO3纳米薄膜复合材料的制备 7
2.3 PANI/WO3纳米薄膜复合材料电容性能测试 8
2.3.1恒流充放电测试 9
2.3.2电化学阻抗谱测试(EIS) 10
3. 结果与讨论 10
3.1 PANI/WO3纳米薄膜复合材料的制备 10
3.2复合材料的电容性能研究 12
3.2.1恒流充放电曲线 12
3.2.2交流阻抗图谱 18
结论 19
致谢 20
参考文献 21
1. 引言
1.1 超级电容器的机理与特点
超级电容是一种介于电池和静电电容器之间具有中等比能量的储能元件，但静电电容器与之相比而言，能量密度小，电池则功率密度不如超级电容器，这些优点使之适合应用于短时功率输出设备 [1]，按照不同的能量存储机理可以分为:双电层电容存储、法拉第赝电容存储以及混合电容存储。
在双电层电容器中，正负两种电荷在电极材料与电解液的交接处分离形如两块电极板，当两电极产生电位差，电解质就会电离产生正负离子，基于异荷相吸的原理，正离子移向负电极，负离子移向正电极，这样就在电极与电解质界面处产生双电层。如图1是双层电容产生的原理。这种电容器的充放电过程可逆程度很高，可以快速充电，多次循环后仍具有很高的稳定性和容量保持率。超级电容器的比功率可达数万法每个单位。原因如下，双电层可分为正电荷层和负电荷层，结构近似一般的平板电容器，但是此双电层距离非常近，在原子尺寸量级，相对而言，面积就很大，储存的电荷就很多[2]，比容量因而巨大。