[发明专利]一种D‑酒石酸掺杂聚苯胺电极的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种D-酒石酸掺杂聚苯胺电极的制备方法，属于材料合成领域。

技术背景

由于资源日益匮乏，能源的存储成为了人们所关心和研究的重点。超级电容器具备功率密度高、使用寿命长、充放电的速度快等特点，在能量存储领域拥有极大的应用潜力。超级电容器的电化学性能往往取决于其电极材料的活性，因此，高活性新型电极材料的开发对于超级电容器的发展意义重大。

在超级电容器上使用的材料主要可以分为三大类：碳材料、过渡金属氧化物和导电高分子。碳材料存在制备产率低、合成成本大、比电容性能差等缺陷，这极大地制约了碳材料在超级电容器电极材料范畴内的利用。过渡金属氧化物和导电高分子均可通过产生氧化还原反应来积累电荷，因此两者都具有较高的比电容性能。然而，由于过渡金属氧化物制备成本高，不利于其工业化应用。因此，以导电高分子为基础的的超级电容器电极材料具有研究开发的价值。在种类繁多的导电高分子材料中，聚苯胺具有电导率高、存储能力强、制备过程简便、环境稳定性强、生物相容性好等优势而得到了广泛研究。目前通过传统的制备方法得到的聚苯胺呈团聚态，这不利于离子的传输与扩散，从而造成比电容性能不佳。

有机酸D-酒石酸掺杂聚苯胺明显改变了聚苯胺的团聚态，D-酒石酸的两个羧基使聚苯胺链的伸展结构更加有序，形成了区域更为广泛的共轭π键，使材料的比表面积增大，导电性等性质得到了提升，从而提高了比电容性能。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种D-酒石酸掺杂聚苯胺电极的制备方法，从而提升比电容性能。

本发明所述一种D-酒石酸掺杂聚苯胺电极的制备方法，包括以下步骤：

a、制备D-酒石酸掺杂聚苯胺材料：移取2mL苯胺加入到60mL去离子水中，搅拌均匀，并将其置于冰浴中30min。配制50mL 1M D-酒石酸水溶液，准确称取2.04g过硫酸铵固体投入D-酒石酸水溶液中，用玻璃棒搅拌均匀后作为氧化剂溶液。将氧化剂溶液缓慢滴加到苯胺单体溶液中，滴速控制在每滴4s，持续搅拌12h，反应结束后的产物用去离子水反复洗涤至滤液至无色，60℃真空干燥24h，制备得到D-酒石酸掺杂聚苯胺材料。

b、制备D-酒石酸掺杂聚苯胺电极：研磨D-酒石酸掺杂聚苯胺材料，称取10mg D-酒石酸掺杂聚苯胺粉末样品分散于1mL去离子水中，超声分散均匀后，用移液枪移取10μL分散液滴加到玻碳电极表面，并在室温条件下自然晾干，然后移取10μL全氟磺酸离子交换树脂溶液(5wt％)滴涂到电极表面，待晾干后制备得到D-酒石酸掺杂聚苯胺电极。

进一步，步骤a中单体溶液置于冰浴中，冰浴时间20～40min。

进一步，步骤a中氧化剂滴速控制在每滴3～4s，持续搅拌12～14h。

进一步，步骤b中D-酒石酸掺杂聚苯胺分散液浓度控制在2～10mg/mL，滴涂到玻碳电极表面后在室温条件下自然晾干。

本发明的有益效果是：D-酒石酸掺杂聚苯胺电极拥有更好的导电性，更小的电极电阻，更好的电容性能，且表现出的更好的循环稳定性。

具体实施方式

现在结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。

实施例一:

制备D-酒石酸掺杂聚苯胺电极包括以下几个步骤：

(1)制备D-酒石酸掺杂聚苯胺材料：移取2mL苯胺加入到60mL去离子水中，搅拌均匀，并将其置于冰浴中30min。配制50mL 1M D-酒石酸水溶液，准确称取2.04g过硫酸铵固体投入D-酒石酸水溶液中，用玻璃棒搅拌均匀后作为氧化剂溶液。将氧化剂溶液缓慢滴加到苯胺单体溶液中，滴速控制在每滴4s，持续搅拌12h，反应结束后的产物用去离子水反复洗涤至滤液至无色，60℃真空干燥24h，制备得到D-酒石酸掺杂聚苯胺材料。

(2)研磨步骤(1)中的D-酒石酸掺杂聚苯胺材料，称取10mg D-酒石酸掺杂聚苯胺粉末样品分散于1mL去离子水中，超声分散均匀后，用移液枪移取10μL分散液滴加到玻碳电极表面，并在室温条件下自然晾干，然后移取10μL全氟磺酸离子交换树脂溶液(5wt％)滴涂到电极表面，待晾干后制备得到D-酒石酸掺杂聚苯胺电极。