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3.1 在二氧化钛纳米管阵列上沉积氧化钨 . 19
3.2 在氧化钨-氧化钛纳米复合结构上电聚合苯胺 24
3.3 聚苯胺-氧化钨-氧化钛纳米复合电极性能测试 . 27
3.4 本章小结 . 29
结 论. 30
致谢. 31
参考文献. 32
1 引言
超级电容器是近年来发展起来的一种新型的储能装置，具有功率密度高、使
用寿命长、使用温度宽、充电迅速及经济环保等优异特性，对其的研究及应用也
日益活跃。 纳米复合材料的出现和发展为超级电容器电极材料研究提供了新的发
展方向 ,将给超级电容器性能提高提供广阔的发展思路和空间。例如，二氧化钛
纳米复合材料由于其优异的物理化学性能[1]
被广泛的用于超级电容器[2]
、 染色敏
化太阳能电池[3]
等装置中。本课题主要对聚苯胺-氧化钨-氧化钛纳米复合电极的
超级电容器的制备方法及对其性能的研究。
1.1 多孔阳极二氧化钛纳米管的制备与应用
1.1.1 二氧化钛纳米管材料介绍
在 1991 年就有报道称有人用简单的弧放电反应成功制得了直径只有几纳米
的碳纳米管，这中技术被公认为材料科学技术方面的里程碑[4-9]
。之后不久，一
些科研工作者通过在碱性溶液中加热或者在温和压力下反应的方式来制得了某
些过渡金属氧化物的纳米管阵列结构[10-19]。对纳米管的研究热潮是由于这种 1D
材料特殊的物理化学性能使其有很广的应用空间以及有很好的经济价值。在这些
过渡金属的氧化物中能产生经典宽隙带的半导体二氧化钛备受关注，这是由于纳
米结构的二氧化钛可以应用于太阳能电池[20]和光催化材料[21]上，不但可以提高其性能而且经济实惠。再有，二氧化钛纳米结构材料良好的生物相容性和离子嵌
入性也使其有着很好的发展前景。
最初的水热法生成的二氧化钛纳米管与碳纳米管相似，它们仅仅是由一层卷
曲的原子或者分子层组成，这种纳米管是“真正”的纳米结构。之后一些通过合
成制得的氧化钛纳米管状结构有几百微米长，直径在 10-1000nm 之间，管壁厚
10-100nm 之间。这些纳米材料虽然稍微超出纳米范围但是其特殊的表面特性、
尺寸排除效应、特定溶解行为、生物活性、定向充电和离子运输性能使它的应用
远远超过前者。如今二氧化钛纳米管的制备方法多种多样有模板法、阳极氧化法和静电纺丝法等，这些方法各有特点，总之纳米管的制备向着简便多样的方向发展。
1.1.2 二氧化钛纳米管的制备
在过去的 20 年里，在不同的文献中阐述了许多不同的合成纳米管或纳米管
阵列的方法，这些方法可大致分为四种：模板法、水热法、自组织阳极氧化法和
静电纺丝法。在这里重点介绍模板法和阳极氧化法制备过程。
模板法是通过使用一些类似管状或胶囊状的纳米结构作为模板[22-29]，然后通过各种沉积作用使氧化钛沉积在纳米结构内（类似于凝胶作用或者是原子层沉积
[30-32]
），再选择性溶解、蒸发或分解掉外部的模板以此来形成二氧化钛纳米管阵
列。此方法常用的模板有阳极氧化铝纳米管阵列模板、聚碳酸酯模板、细胞膜以
及ZnO 纳米线模板等。此方法长出的纳米管直径在10-500nm之间，长度在纳米级到微米级不等。