一种在二氧化锰电极表面对苯胺进行原位氧化的方法与流程

本发明属于电极材料的制备
技术领域：
，具体涉及一种在二氧化锰电极表面对苯胺进行原位氧化提高比电容性能的方法。
背景技术：
：电化学超级电容器被广泛认为是一个重要的能源存储设备，其电荷存储机理是一个可逆的充放电过程，可以分为双电层电容和赝电容两种。柔韧性固态超级电容器具有高功率密度、长循环寿命和较高的能量密度，在便携式能量储存设备领域具有广阔的发展前景。近来不断有人通过电沉积的方法将活性材料(如RuO2、MnO2、V2O5、NiOH或石墨烯纳米片)附着在导电纤维上超级电容器，来获得高性能的柔韧性超级电容器。在这些材料中，MnO2具有容量高、成本低、可逆性好，环境友好等优点。PANI和它的衍生物是一类具有独特电导性的电导聚合物，既有一般金属和半导体的导电性，同时具备传统聚合物的易得行和柔韧性。PANI作为电极材料具有较高的能量密度，将它与MnO2复合将进一步提高电极材料性能。目前合成导电聚苯胺复合电极材料的方法一般是利用电沉积法，这种方法工艺复杂、成本高，如CN201110271799、CN201410195022，还没有专利方法直接利用二氧化锰电极表面对苯胺进行原位氧化。公开于该
背景技术：
部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。技术实现要素：本发明针对现有技术的不足，发明一种在二氧化锰电极表面对苯胺进行原位氧化的方法，本发明方法提高了电池的电化学性能，简化了生产工艺；降低了生产成本，使得操作简单、安全。为了实现上述目的，本发明是采用以下技术方案实现：一种在二氧化锰电极表面对苯胺进行原位氧化的方法，包括以下步骤：(1)将具有电化学活性的MnO2、导电剂及粘结剂配制成电极浆料；(2)用步骤(1)中得到的电极浆料制作成电极；(3)配制酸性溶液，其浓度为0.3-1M；(4)取苯胺单体加入到步骤(3)中得到酸性溶液中，搅拌，使苯胺单体溶解，得到含有苯胺的酸性溶液；(5)将步骤(2)得到的电极浸泡到步骤(4)得到含有苯胺的酸性溶液中0-60s，取出，在烘箱干燥0.17-6h后再取出，再浸泡，随后烘干，如此反复，反复次数为1-8次，即可获得高比电容的电极。作为优选，步骤(1)中所述的导电剂为乙炔黑、SuperP、SuperS、350G、碳纤维(VGCF)、碳纳米管(CNTs)、科琴黑KetjenblackEC300J、科琴黑KetjenblackEC600JD、科琴黑CarbonECP和科琴黑CarbonECP600JD中的至少一种。作为优选，步骤(1)中所述的粘结剂为PF耐酸粘结剂、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTFE)中的至少一种。作为优选，步骤(1)中MnO2、导电剂和粘结剂三者的质量比为X：Y：Z，其中10<X<20，0<Y<1.5，2<Z<8。作为优选，步骤(2)中所述的酸性溶液为无机酸或有机酸的水溶液。作为优选，所述的无机酸为盐酸、硝酸、硫酸、高氯酸、氢溴酸和磷酸中的至少一种；所述的有机酸为醋酸、烷基磺酸、对甲磺酸和氨基磺酸中的至少一种。作为优选，步骤(4)中所述的苯胺单体的加入量为0.1-1.5mL。作为优选，步骤(4)中苯胺单体与酸性溶液的体积比为1：20-1：2。作为优选，步骤(6)中烘箱的温度为0-100℃。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明为直接利用二氧化锰电极表面对苯胺进行原位氧化，可用于制备超级电容器电极材料，同时更便于制备柔性超级电容器电极材料，在钼酸钠溶液中具有较高的比电容，循环性能也得到很大程度的提高，有效发挥了二氧化锰和聚苯胺的赝电容特性。附图说明附图1为本发明的进行过原位氧化法得到的电极材料在2mA的电流下Na2SO4溶液的充放电曲线；附图2为未进行过原位氧化法得到的电极材料在2mA的电流下Na2SO4溶液的充放电曲线。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。实施例1：一种在二氧化锰电极表面对苯胺进行原位氧化的方法，包括以下步骤：(1)将具有电化学活性的MnO2、导电剂及粘结剂配制成电极浆料；所述的MnO2为导电剂为乙炔黑，所述的粘结剂为PVDF，所述的MnO2、导电剂和粘结剂三者的质量比为15：1：4；(2)将步骤(1)中得到的电极浆料均匀涂抹到石墨纸上，涂抹面积为1cm2制作成电极；(3)配制酸性溶液，其浓度为0.5M；所述的酸性溶液为无机酸水溶液；所述的无机酸为硫酸；(4)取苯胺单体加入到步骤(3)中得到酸性溶液中，搅拌，使苯胺单体溶解，得到含有苯胺的酸性溶液；所述的苯胺单体的加入量为0.1mL；苯胺单体与酸性溶液的体积比为1：20；(5)将步骤(2)得到的电极浸泡到步骤(4)得到含有苯胺的酸性溶液中30s，取出，在烘箱干燥0.17h后再取出，再浸泡，随后烘干，如此反复，反复次数为1次，即可获得高比电容的电极；烘箱的温度为0℃。实施例2：一种在二氧化锰电极表面对苯胺进行原位氧化的方法，包括以下步骤：(1)将具有电化学活性的MnO2、导电剂及粘结剂配制成电极浆料；所述的导电剂为碳纤维，所述的粘结剂为PF耐酸粘结剂，所述的MnO2、导电剂和粘结剂三者的质量比为11：0.1：2.5；(2)用步骤(1)中得到的电极浆料制作成电极；(3)配制酸性溶液，其浓度为1M；所述的酸性溶液为有机酸的水溶液；所述的有机酸为醋酸；(4)取苯胺单体加入到步骤(3)中得到酸性溶液中，搅拌，使苯胺单体溶解，得到含有苯胺的酸性溶液；所述的苯胺单体的加入量为1.5mL；苯胺单体与酸性溶液的体积比为1：2；(5)将步骤(2)得到的电极浸泡到步骤(4)得到含有苯胺的酸性溶液中60s，取出，在烘箱干燥6h后再取出，再浸泡，随后烘干，如此反复，反复次数为8次，即可获得高比电容的电极；烘箱的温度为100℃。实施例3：一种在二氧化锰电极表面对苯胺进行原位氧化的方法，包括以下步骤：(1)将具有电化学活性的MnO2、导电剂及粘结剂配制成电极浆料；所述的导电剂为科琴黑KetjenblackEC300J，所述的粘结剂为聚四氟乙烯(PTFE)，所述的MnO2、导电剂和粘结剂三者的质量比为19：1.4：7；(2)用步骤(1)中得到的电极浆料制作成电极；(3)配制酸性溶液，其浓度为0.5M；所述的酸性溶液为无机酸水溶液；所述的无机酸为硝酸；(4)取苯胺单体加入到步骤(3)中得到酸性溶液中，搅拌，使苯胺单体溶解，得到含有苯胺的酸性溶液；所述的苯胺单体的加入量为1.0mL；苯胺单体与酸性溶液的体积比为1：10；(5)将步骤(2)得到的电极浸泡到步骤(4)得到含有苯胺的酸性溶液中30s，取出，在烘箱干燥3h后再取出，再浸泡，随后烘干，如此反复，反复次数为5次，即可获得高比电容的电极；烘箱的温度为80℃。对实施例1-3中制备得到的电极的性能进行测定，详见表1。表1本发明的方法制备得到的电极的性能进行测定处理比电容(mF/cm2)实施例1517.5实施例2520.3实施例3523.5对照132.5注：对照为未进行过原位氧化法得到的电极，其它与本发明的方法相同。由表1可知，本发明的方法实施例1-3中制备得到的电极的比电容远高于对照，图1为进行了原位氧化法的电极的比电容，而作为对照(见图2为未进行过原位氧化法的)的比电容。前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。当前第1页1 2 3