[發明專利]一種導電聚合物空心球PACP@碳化鈦復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010538068.0
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111627719B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 武文玲;柴玉梅;趙春輝;王成威;劉恬甜;衛丹;朱建鋒;方園
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: H01G11/24
• 分類號: H01G11/24;H01G11/30;H01G11/48;H01G11/86
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李紅霖

本發明公開了一種導電聚合物空心球PACP@碳化鈦復合材料及其制備方法，該制備方法在低溫條件下經過化學氧化法將PACP(聚苯胺PANI與聚吡咯PPy的共聚物)與超薄碳化鈦進行復合得Ti₃C₂@PACP空心球納米復合材料作為超級電容器的電極材料，該原位聚合法操作簡單高效且環保，利用空心球狀PACP與層狀超薄Ti₃C₂進行復合，使二者能夠更充分的接觸、比表面積更大、更有利于粒子傳輸和擴散等，提高其用于超級電容器電極的儲能性能。

【技術領域】

本發明屬于超級電容器電極材料制備技術領域，具體涉及一種導電聚合物空心球PACP@碳化鈦復合材料及其制備方法。

【背景技術】

全球化石能源的損耗以及環境問題的加劇，激發了人們開發綠色新能源的興趣，作為新型儲能設備，超級電容器因其突出的優勢而受到廣泛關注。與傳統的電池相比，超級電容器具有充電時間短、循環穩定性突出、安全性高、組裝簡單、功率性能高、可逆性良好等諸多優點，受到了科研工作者的廣泛關注。毋庸置疑，不久的將來，超級電容器將會遍布人們生活的方方面面，小到穿衣住行、大到工業軍事，具有廣闊的發展前景和應用市場。根據儲能機理的不同，超級電容器可以劃分成三類：(1)雙電層電容器(EDLCs)，典型的電極材料是碳材料，如活性炭、碳納米管、碳納米纖維、多孔碳等，成本低廉、穩定性好，但是由于碳材料與電解液間的接觸面積有限，從而限制其能量存儲性能的提高；(2)法拉第準電容器即贗電容電容器(PCs)，典型的電極材料有金屬氧化物和導電聚合物；(3)混合超級電容器(HCs)，其儲能原理基于前兩者的結合，兩電極所采用不同的電極材料，其中，正極一般使用金屬氧化物或導電聚合物，負極多為碳基材料。

近年來新興的二維碳化鈦是一種類石墨烯狀的片層材料，超薄二維納米片由于其獨特的形貌結構、較小的顆粒尺寸、較大的表面體積比和原子級的層片厚度而具有超強的催化性能、光伏性能和電化學性能，在功能陶瓷、光催化、鋰離子電池、太陽能電池、生物傳感器等方面得到了廣泛的應用。聚苯胺(PANI)和聚吡咯(PPy)作為導電聚合物大家族中的關鍵成員，具有獨特的摻雜/去摻雜機制、高贗電容、良好的電導性、耐腐蝕性、比能量高、環境友好以及易于改性等特點受到電極研發界的廣泛關注。但在工作中當電壓窗口高于一定的額度值時，材料很可能面臨降解的風險，而低于一定的電勢窗口時，材料易轉變為絕緣體。工作過程中離子的嵌入脫出易導致聚合物的膨脹收縮，很大程度上影響了材料循環穩定性，限制其應用，因此，需要通過改性來增強電化學性能以期實現其在儲能領域的實際應用。

【發明內容】

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種導電聚合物空心球PACP@碳化鈦復合材料及其制備方法；該方法用于解決現有的二維碳化鈦材料在應用過程中材料的循環特性不穩定的問題。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種導電聚合物空心球PACP@碳化鈦復合材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，通過LiF和Ti₃AlC₂制備片層狀的Ti₃C₂；

步驟2，將苯胺、吡咯和TX-100加入至去離子水中，依次攪拌、超聲和水浴后，得到混合溶液C；在混合溶液C中加入預冷后的過硫酸銨溶液，攪拌反應后得到反應液D；

步驟3，將步驟1得到的Ti₃C₂超聲分散后預冷，得到分散液E；混合反應液D和分散液E，攪拌后靜置，得到懸濁液F，將懸濁液F抽濾后得到沉淀物，將沉淀物通過去離子水清洗，將清洗后的沉淀物冷凍干燥后得到粉末狀的導電聚合物空心球PACP@碳化鈦復合材料。

本發明的進一步改進在于：