[发明专利]一种具有界面共价键链接的聚苯胺-多孔炭复合电极材料及其制备方法

摘要

一种具有界面共价键链接的聚苯胺‑多孔炭复合电极材料及其制备方法，以活性炭为基材，先经硝酸对其活化处理，后用含苯胺基团的偶联剂ND42对其进行功能化处理，再将苯胺在其表面原位聚合，获得具有界面共价键链接的PANI‑AC复合材料。该复合材料的特点为基于共价键结合策略，将具有骨架稳定性的炭材料与具有较高赝电容的导电PANI材料有效而牢固地结合，两种材料之间的相互作用增强，会形成更大的π电子离域体系，使两相间的电子传递也由链间跳跃模式转变为链内的直接传导，进而提高电极材料的性能，非常适合于超级电容器用电极材料。

主权项

1.一种具有界面共价键链接的聚苯胺‑多孔炭复合电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）将苯胺加入到磷酸水溶液中，搅拌下溶液由乳白色的悬浊物逐渐形成透明的磷酸‑苯胺水溶液；将苯胺基甲基三乙氧基硅烷功能化多孔炭分散到透明的磷酸‑苯胺水溶液中，搅拌混合后超声分散，得到溶液A；2）将过硫酸铵溶于磷酸水溶液中，配成溶液B；3）N₂保护下、温度为0～5℃下，将溶液B滴加到溶液A中，搅拌反应40～80min，然后静置，得到聚苯胺‑多孔炭复合电极材料；该复合电极材料在酸性电解液中的比电容为371.5～420.3F/g；其中，苯胺、苯胺基甲基三乙氧基硅烷功能化多孔炭与过硫酸铵的比为（3～7）g：（0.5～1.5）g：（2.3～3.2）g；步骤1）中苯胺与磷酸水溶液中磷酸的比为（3~7）g：（12~18）g；步骤1）中苯胺基甲基三乙氧基硅烷功能化多孔炭通过以下过程制得：（1）将硝酸水溶液与活性炭加入到容器中，在50～70℃下回流4～6小时后趁热过滤，并用蒸馏水洗涤滤出物至中性，干燥，得到黑色粉末状硝酸活化多孔炭，并记作HNO₃‑AC；其中，硝酸水溶液中硝酸与活性炭的质量比为（10～20）g：（5～10）g；硝酸水溶液质量浓度为15～20%；（2）将HNO₃‑AC分散在甲苯与苯胺基甲基三乙氧基硅烷的混合液中，超声分散均匀；然后加热至100～120℃下回流反应20～26h后，得到黑色粉末状苯胺基甲基三乙氧基硅烷功能化多孔炭，其中，HNO₃‑AC与苯胺基甲基三乙氧基硅烷的比为（3～7）g：（3～7）mL；步骤2）中过硫酸铵与磷酸水溶液中磷酸的比为（2.3～3.2）g：（3～7）g；步骤1）和步骤2）中的磷酸的浓度为0.8～1.2mol/L。