一种多酸/聚苯胺/碳纳米管电极材料及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一系列多酸与聚苯胺和碳纳米管电极材料的制备方法及其在锂离子电池和超级电容器中的应用。本发明的技术方案是：首先将多壁碳纳米管在盐酸中进行超声分散，然后将溶解在盐酸中的苯胺和过硫酸铵加入进行原位合成，实现聚苯胺在多壁碳纳米管上的均匀包裹，再利用静电结合将多酸组装在聚苯胺与碳纳米管复合材料上，最后形成基于多酸/聚苯胺/多壁碳纳米管的电极材料。相比于已报道的聚苯胺与碳纳米管复合材料和纯碳纳米管，本发明制备的电极材料作为锂离子电池的负极显著提高了其循环稳定性，放电比容量和速率容量也有明显的提高。

主权项

一种电极材料的制备方法，其特征在于，其具体操作步骤如下：1)利用原位合成的方法制备聚苯胺与多壁碳纳米管的复合材料：a、在60‑80℃条件下，将1‑2g多壁碳纳米管在150‑200mL浓度为5‑8mol/L的盐酸溶液中回流12‑14h，然后洗涤、真空干燥后备用；b、将100‑200mg步骤a处理过的多壁碳纳米管在200‑350mL浓度为0.8‑2mol/L的盐酸溶液中超声分散1‑6小时；然后加入700‑1400μL苯胺继续超声分散2‑3小时；最后逐滴加入50‑100mL温度为0‑5℃的过硫酸铵溶液，所述的过硫酸铵溶液的浓度为0.8‑1mol/L，溶剂为0.8‑2mol/L的盐酸溶液；c、在0‑5℃下继续反应5‑7h,最后用甲醇或乙醇洗涤，真空干燥得到聚苯胺与多壁碳纳米管复合材料；2)合成多酸/聚苯胺/碳纳米管的电极材料：Ⅰ、取80‑150mg步骤1)制备的聚苯胺与多壁碳纳米管复合材料在100‑200mL浓度为0.8‑2mol/L的盐酸溶液中超声分散3‑5小时；Ⅱ、取480‑900mg的Keggin型多酸均匀分散在80‑150mL浓度为0.8‑2mol/L的盐酸溶液中；Ⅲ、混合步骤Ⅰ和步骤Ⅱ的溶液，磁力搅拌反应5‑6小时，然后静置12‑18h，最后用甲醇或乙醇洗涤、真空干燥得到多酸/聚苯胺/碳纳米管的电极材料。