西南石油大學《Adv.Mater.Interfaces》:同軸電纜狀碳納米管基有源...

2020-12-01 騰訊網

本文要點：

通過自組裝和化學聚合方法製備了兩種類型的一維三元同軸電纜狀活性纖維

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成果簡介

多金屬氧酸鹽（POM）作為一種贗電容材料可以有效地提高碳材料的電容。但是，POM水解是將POM用於超級電容器的主要障礙，導致循環穩定性下降。本文，西南石油大學謝佳樂副研究員團隊在《Adv. Mater. Interfaces》期刊發表名為「Coaxial Cable‐Like Carbon Nanotubes‐Based Active Fibers for Highly Capacitive and Stable Supercapacitor」研究合成了基於同軸電纜的碳納米管（CNTs）有源纖維，以實現高電容性和穩定的超級電容器。

通過外部聚苯胺（PANI）層可物理保護PMo 12 O 40 3-（PMo）的POM層免受水解。最佳的CNT / PMo / PANI纖維在5 A g -1時顯示出825 F g -1的高比電容，並具有出色的循環穩定性（在第6000個循環時保持約85％的保留率）。但是，CNT / PANI / PMo的控制結構僅提供486 F g -1在500 A 循環後，在5 A g -1時達到了64％的電容保持率。CNT / PMo / PANI的顯著改善可歸因於CNT，PMo和PANI的協同作用。碳納米管充當一維電荷傳輸高速公路，並通過聚二烯丙基二甲基氯化銨連接基錨定。PMo簇和PANI是快速可逆氧化還原反應的主要活性中心，有助於贗電容。PANI用作維護PMo群集完整性的屏蔽層，從而確保良好的穩定性。

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圖文導讀

方案一、通過自組裝和化學聚合方法合成一維同軸電纜狀CNT / PMo / PANI的機理示意圖。

圖1、a）CNT，b）CNT / PANI，c）CNT / PMo，d）CNT / PANI / PMo和e）CNT / PMo / PANI的SEM圖像。f）CNT / PMo / PANI的EDS映射。g）CNT / PMo / PANI的EDS圖譜和XPS光譜。

圖2、a）等溫線和b）CNT基同軸電纜狀活性纖維的BJH孔徑分布。

圖3、a）CNT的TEM圖像。b）CNT / PANI的TEM圖像。c）CNT / PMo的TEM圖像。插圖是CNT / PMo的HRTEM圖像。d，e）CNT / PANI / PMo的TEM圖像。f）CNT / PMo / PANI的TEM圖像。

圖4、同軸電纜狀CNT基活性纖維的XPS和FTIR分析。

圖5、同軸電纜狀CNT基活性纖維的電化學性能。

方案二、CNT基三元纖維的可能改善機理。a）CNT / PMo / PANI b）CNT / PANI / PMo。

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小結

總之，通過PMo自組裝和PANI化學聚合製備了一種同軸電纜狀CNT/PMo/PANI雜化材料。本論文所採用的合成方法可以方便地在大規模應用。可以很好地製備出同軸電纜狀納米結構。這項工作不僅對基礎研究具有重要意義，而且對研製高性能電源也具有重要意義。

文獻：

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