玉米秸秆制活性炭用于制备超级电容器电极材料(3)

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导电聚合物电极电容器作为一种新型的电化学电容器，其储能机理是法拉第赝电容，具有更优越的电性能甚至比贵金属超级电容器的性能还好。聚苯胺( PANI) 是典型的导电聚合物，合成简单，具有优异的导电性能和电化学活性。然而，其循环寿命和热稳定性能较差，从而限制了它的应用。因此，如果用活性炭改性聚苯胺，将大大提高活性炭电极材料的电化学性能，通过两者之间的协同效应，获得理想的超级电容器电极材料。对于聚苯胺的合成，一般采用化学氧化法合成，所得的聚苯胺副产物多，聚合度难以控制。而用贵金属Pt催化苯胺聚合可以克服这一缺点，获得聚合度一致的聚苯胺，而且Pt的参与可以进一步提高电极的导电性，改善其储电性能。相关工作已经在实验室展开，并获得了初步的实验结果，发现催化法获得的聚苯胺修饰活性炭具有较高储电性能[3]。

综上，本项目将玉米秸秆制得的高比表面活性炭与导电聚合物聚苯胺复合，通过调节二者的比例关系，利用两者协同作用，得到性能优良的超级电容器电极材料。该项目的研究实施，一方面，可以促进秸秆综合利用，实现秸秆资源，商业化的使用，解决废弃秸秆和非法燃烧引起的问题如资源浪费和环境污染；另一方面，它为提供高性能、低成本的超级电容器的新材料发展提供了一个新的方式。

2 实验部分

2.1 仪器和试剂药品

仪器：电热套；微波炉；超声波洗涤器；高速离心机；SA3100PLUS 比表面孔径测定仪；FEI Quanta 450FEG场发射扫描电子显微镜；CHI660B电化学工作站(上海辰华仪器厂)；769YP-24B粉末压片机。

试剂药品：玉米秸秆，磷酸，盐酸，苯胺，过硫酸铵，硫酸。

2.2 活性炭的制备

1. 分别配置浓度为15%和20%的磷酸溶液待用。

2. （1）称取1g玉米秸秆于100mL小烧杯中，向小烧杯中加入20mL15%的磷酸溶液，将小烧杯置于超声发生器中并控制温度60度超声浸泡50min，经过超声浸泡的物料装入蒸馏装置中活化蒸去溶剂；再装入功率为700W的微波炉中活化2min（分两次进行，每次1min），将经过活化的活化料取出并加入活化料10倍量的水，充分搅拌后置于超声发生器中超声8 min，抽滤后再按照相同的方法重复4次成为pH为6.5的水溶液（实际为5-6左右），干燥，得样品活性炭ZTF-1。

（2）称取1g玉米秸秆于100mL小烧杯中，向小烧杯中加入10mL20%的磷酸溶液，将小烧杯置于超声发生器中并控制温度60度超声浸泡50min，经过超声浸泡的物料装入蒸馏装置中活化蒸去溶剂；再装入功率为700W的微波炉中活化4 min（分4次进行，每次1 min），将经过活化的活化料取出并加入活化料10倍量的水，充分搅拌后置于超声发生器中超声8 min，抽滤后再按照相同的方法重复4次成为pH为6.5的水溶液（实际为5-6左右），干燥，得样品活性炭ZTF-2。源]自=751-·论~文"网·www.751com.cn/

（3）称取1g玉米秸秆于100mL小烧杯中，向小烧杯中加入10mL20%的磷酸溶液，将小烧杯置于超声发生器中并控制温度60度超声浸泡50 min，经过超声浸泡的物料装入蒸馏装置中活化蒸去溶剂；再装入功率为700W的微波炉中活化4 min（分2次进行，每次2 min），将经过活化的活化料取出并加入活化料10倍量的水，充分搅拌后置于超声发生器中超声8 min，抽滤后再按照相同的方法重复4次成为pH为6.5的水溶液（实际为5-6左右），干燥，得样品活性炭ZTF-3。

（4）称取1g玉米秸秆于100mL小烧杯中，向小烧杯中加入5mL20%的磷酸溶液，将小烧杯置于超声发生器中并控制温度60度超声浸泡50 min，经过超声浸泡的物料装入蒸馏装置中活化蒸去溶剂；再装入功率为700W的微波炉中活化4 min（分4次进行，每次1 min），将经过活化的活化料取出并加入活化料10倍量的水，充分搅拌后置于超声发生器中超声8 min，抽滤后再按照相同的方法重复4次成为pH为6.5的水溶液（实际为5-6左右），干燥，得样品活性炭ZTF-4。