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作者：魏圆圆中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

导电聚合物以它们所具有的独特性质而成为不可缺少的新型材料,对于其制备、性质和应用的研究也成了一门新型学科。聚噻吩及其衍生物作为一种新型导电聚合物材料,因其原料廉价易得、合成简单、优异的光电性能以及环境稳定性好等特点而具... 详细信息

导电聚合物以它们所具有的独特性质而成为不可缺少的新型材料,对于其制备、性质和应用的研究也成了一门新型学科。聚噻吩及其衍生物作为一种新型导电聚合物材料,因其原料廉价易得、合成简单、优异的光电性能以及环境稳定性好等特点而具有巨大的潜在应用价值,成为当前的研究热点。本文主要通过偶联反应以及电化学聚合方法合成多种噻吩类d-a型导电聚合物单体,并对其进行光电性质的研究。本文以5,8-二溴-2,3-双(4-癸氧基苯基)吡啶并吡嗪作为受体,以不同的噻吩锡类衍生物作为供体,通过Still偶联反应合成了六种新型共轭聚合物单体,并在六氟磷酸四丁基胺/乙腈(或六氟磷酸四丁基胺/乙腈/二氯甲烷)电解质溶液中实现了它们的电化学聚合。利用循环伏安法、傅里叶变换红外光谱法、紫外-可见光谱法、扫描电子显微镜等手段对其电化学性能以及光学性能进行了表征。实验结果表明,六种导电聚合物均拥有明显的电致变色特性,其中聚合物PMOTPP、PHOTPP、PETPP均由中性态的绿色变为氧化态透明的浅灰色。并且所有的聚合物都具有好的稳定性,满意的着色效率,快速的响应时间,高的光学对比度,更重要的是,它们的禁带都比较低,尤其是聚合物PMOTPP和PETPP,分别为1.136 eV和0.92 eV,为制备电致变色材料提供了新的选择。另外,运用电化学共聚的方法,利用4,7-二(3,4-乙烯二氧噻吩)-2-十二烷基-[1,2,3]苯并三氮唑(M1)与2,3-二(5-甲基呋喃)-5,8-二(2-3,4-乙烯二氧噻吩)喹喔啉(M2)为基本单元,合成了二者的共聚物,并详细研究了这种共聚物膜的光电化学性能,对其电致变色和稳定性等性能参数进行了测试表征。结果表明这种聚合物膜中性态为黑色而氧化态为透明的灰色,是一种新型的电致变色膜材料,具有很好的应用前景。

关键词： d-a型导电聚合物噻吩衍生物电化学聚合共聚电致变色特性

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导电共轭聚合物与碳布复合制备高能量密度和功率密度电极

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高分子学报 2024年第8期55卷 1044-1058页

作者：何杉杉何婷婷周紫君阿孜古丽·木尔赛力木新疆师范大学化学化工学院、新疆储能与光电催化材料重点实验室乌鲁木齐830054

导电共轭聚合物复合改性制得兼具电容及电池特性电极材料是不牺牲功率密度前提下,开发高能量密度超级电容器的可取之法.本文工作通过吸电子基团强化分子间作用力,提高材料电荷传递性能,提升电极材料的循环稳定性的同时使其具有了较高能... 详细信息

导电共轭聚合物复合改性制得兼具电容及电池特性电极材料是不牺牲功率密度前提下,开发高能量密度超级电容器的可取之法.本文工作通过吸电子基团强化分子间作用力,提高材料电荷传递性能,提升电极材料的循环稳定性的同时使其具有了较高能量密度和功率密度.采用原位化学氧化聚合法在CC表面聚合了以2,3-二氯-5,6-二氰基对苯醌为受体,3,3-二甲基联苯胺、3,3-二甲氧基联苯胺、3,3-二羟基联苯胺为给体的3种d-A型导电共轭聚合物.研究了3种柔性复合电极的电容特性.共聚物给体端为3,3-二甲氧基联苯胺的P2/CC为活性成分的电极材料在小于70 mV·s^(-1)范围内呈现快速电化学动力学特征且在0.5A·g^(-1)的电流密度下放电比电容达到686.27 F·g^(-1),充放电循环5000次后比电容的保持率为99.70%.复合电极在497.46 W·kg^(-1)功率密度下也达到了50.66 Wh·kg^(-1)的高能量密度.柔性复合电极的制备为低成本研发具有高能量密度和功率密度新型电极材料以进一步提升超级电容器性能给予了有意义的参考.

关键词： d-a型导电聚合物碳布柔性电极高能量密度高功率密度

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导电共轭聚合物与碳布复合制备高能量密度和功率密度电极

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高分子学报 2024年

作者：何杉杉何婷婷周紫君阿孜古丽·木尔赛力木新疆师范大学化学化工学院新疆储能与光电催化材料重点实验室

导电共轭聚合物复合改性制得兼具电容及电池特性电极材料是不牺牲功率密度前提下，开发高能量密度超级电容器的可取之法.本文工作通过吸电子基团强化分子间作用力，提高材料电荷传递性能，提升电极材料的循环稳定性的同时使其具有了较... 详细信息

导电共轭聚合物复合改性制得兼具电容及电池特性电极材料是不牺牲功率密度前提下，开发高能量密度超级电容器的可取之法.本文工作通过吸电子基团强化分子间作用力，提高材料电荷传递性能，提升电极材料的循环稳定性的同时使其具有了较高能量密度和功率密度.采用原位化学氧化聚合法在CC表面聚合了以2,3-二氯-5,6-二氰基对苯醌为受体，3,3-二甲基联苯胺、3,3-二甲氧基联苯胺、3,3-二羟基联苯胺为给体的3种d-A型导电共轭聚合物.研究了3种柔性复合电极的电容特性.共聚物给体端为3,3-二甲氧基联苯胺的P2/CC为活性成分的电极材料在小于70 mV·s-1范围内呈现快速电化学动力学特征且在0.5 A·g-1的电流密度下放电比电容达到686.27 F·g-1，充放电循环5000次后比电容的保持率为99.70%.复合电极在497.46 W·kg-1超高功率密度下也达到了50.66 Wh·kg-1的能量密度.柔性复合电极的制备为低成本研发具有高能量密度和功率密度新型电极材料以进一步提升超级电容器性能给予了有意义的参考.

关键词： d-a型导电聚合物碳布柔性电极高能量密度高功率密度

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供—受体型低禁带导电聚合物作为锂离子电池负极材料的研究

供—受体型低禁带导电聚合物作为锂离子电池负极材料的研究

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作者：郭昕聊城大学

学位级别：硕士

在当前社会中,人类面临两个主要问题:全球能源危机和环境污染。随着化石燃料的枯竭和不断增长的能源需求,人类迫切需要开发新颖的技术来解决这一系列问题。其中,锂离子电池是目前最有潜力和应用前景的新型绿色能源。然而一直以来锂离子... 详细信息

在当前社会中,人类面临两个主要问题:全球能源危机和环境污染。随着化石燃料的枯竭和不断增长的能源需求,人类迫切需要开发新颖的技术来解决这一系列问题。其中,锂离子电池是目前最有潜力和应用前景的新型绿色能源。然而一直以来锂离子电池电极材料都是无机材料,相比于无机材料,有机材料具有压倒性的优势。首先,有机材料可回收利用,储备充足,而无机材料大多来源于不可再生的矿产资源;其次,有机材料分子结构设计灵活;另外在实际应用方面,价格便宜这一特点使其可以应用到社会的各方各面。导电聚合物作为一种具有明显电子共轭链的聚合物。其中供体-受体(d-A)型导电聚合物本身将富电子和缺电子基团交替存在于聚合物主链上,有利于电子在分子内发生有效转移,π电子的离域性得以增强,从而获得优异的电化学性能。本论文采用d-A的策略合成了一系列低禁带导电聚合物,为了增加其导电性,我们将其与活性炭复合制备得到复合材料,并将其用于锂离子电池负极材料的研究。具体研究内容及结果如下:1.以具有高度氧化还原活性的芘-4,5,9,10-四酮(PT)为受体,噻吩以及3,4-乙烯二氧噻吩(EdOT)为供体通过Stille偶连合成两种d-A型聚合物,随后将聚合物与活性炭原位复合合成PTPT@AC和POTPT@AC,并用于锂电负极材料进行一系列电化学性能的研究。实验数据表明,POTPT@AC在比容量、倍率以及循环稳定性方面表现更为优异。这可能与POTPT中侧链的EdOT单元有关,EdOT单元较低的能隙和较强的给电子能力可能是其电化学性能优于PTPT的原因。2.实验基于菲罗啉二酮设计并合成了三种d-A聚合物,并将它们与AC原位聚合。通过锂离子电池相关的电化学表征,可以发现三种材料可用作锂离子电池负极材料。值得一提的是,通过三种聚合物的CV计算能级,可以得出能隙低的PBTPd具有良好的电导率,这也对应于PBTPd@AC具有高比容量这一特征。另外,还通过X射线光电子能谱(XPS)验证了其在嵌锂/脱锂前后的锂存储机理。3.该项工作中,合成了两种新型d-A导电复合材料PTTBT@AC和POTTBT@AC。其中POTTBT@AC材料比表面积较大,而且通过加入AC可使导电性提高,这些特性都有利于锂离子存储。由于其结构的优越性,当用于锂离子电池时,其表现出较高的储锂容量和良好的循环稳定性,以及优异的倍率性能和长循环寿命。同时,结果表明POTTBT@AC复合材料优异的电化学性能与大的赝电容占比和低的能隙值有关系。4.本章中合成了两种聚合物,该类聚合物受体具有高电荷迁移率,提升了聚合物的电化学和动力学性能。其次,共面结构及C=N缺电子基团使聚合物性质大大提高。此外研究表明,相比PTTP@AC,使用PTTQ@AC电极材料的锂离子电池的放电性能得到了很大的提升,在100 m A g循环600次后放电比容量为320.1 m Ah g。

关键词：噻吩 d-a型导电聚合物复合材料锂离子电池负极材料

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