CN104672447A - 一种高比电容聚吡咯的制备方法 - Google Patents
一种高比电容聚吡咯的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104672447A CN104672447A CN201510086273.7A CN201510086273A CN104672447A CN 104672447 A CN104672447 A CN 104672447A CN 201510086273 A CN201510086273 A CN 201510086273A CN 104672447 A CN104672447 A CN 104672447A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polypyrrole
- oxalic acid
- pyrroles
- ice
- flask
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 title claims abstract description 60
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 132
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 44
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 150000003233 pyrroles Chemical class 0.000 claims description 35
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 24
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000005457 ice water Substances 0.000 claims description 24
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 16
- 239000004160 Ammonium persulphate Substances 0.000 claims description 9
- 235000019395 ammonium persulphate Nutrition 0.000 claims description 9
- 206010013786 Dry skin Diseases 0.000 claims description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 8
- 229960000935 dehydrated alcohol Drugs 0.000 claims description 8
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 8
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 8
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 8
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 11
- KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N Pyrrole Chemical compound C=1C=CNC=1 KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000178 monomer Substances 0.000 abstract description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000003999 initiator Substances 0.000 abstract description 2
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 abstract 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012695 Interfacial polymerization Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N acetic acid;2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal;sodium Chemical compound [Na].CC(O)=O.OCC(O)C(O)C(O)C(O)C=O DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000000840 electrochemical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000012983 electrochemical energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000002077 nanosphere Substances 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 235000019812 sodium carboxymethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 229920001027 sodium carboxymethylcellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000011232 storage material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高比电容聚吡咯的制备方法。该方法以乙二酸（oxalic acid）为聚吡咯（polypyrrole，简称PPy）的掺杂剂，过硫酸铵作为氧化引发剂，通过化学氧化聚合的方法合成聚吡咯。通过改变吡咯单体与乙二酸的含量，可以制备出不同形貌的聚吡咯，经过对比及优化方案，确定了当吡咯单体与乙二酸的摩尔比为1:3时，制备的聚吡咯（PPy1/3）具有最高的比电容，在0.2A/g的电流密度的测试条件下，其比电容可达744.38F/g。
Description
技术领域
本发明属于聚吡咯制备技术领域，具体涉及一种以乙二酸为掺杂剂，通过化学氧化聚合制备高比电容聚吡咯的方法。
背景技术
聚吡咯作为导电高聚合物的一种，由于其具有较高的电导率，良好的化学、环境稳定性以及独特的氧化还原机理等特点，广泛的应用于传感器、防腐材料、先进电池的储能材料等领域。在超级电容器领域中，聚吡咯由于具有环保、成本低、合成简单以及高度可逆的掺杂/脱掺杂性能，得到了人们的大力研究。
常用的合成聚吡咯的方法主要有电化学合成法以及化学合成法。与合成量较低的电化学方法相比，化学合成法具有成本低、产量高的优势。目前，纯聚吡咯的比电容一般保持在200~400F/g。Yang 等通过界面聚合的方法合成出的聚吡咯，在扫描速率为25mV/s的条件下，比电容达到261 F/g。（Yang Q, Hou Z, Huang T. Self‐assembled polypyrrole film by interfacial polymerization for supercapacitor applications[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2015, 132(11).）Xu等通过聚吡咯与羧甲基纤维素钠复合，在盐酸的掺杂条件下，制备的电极材料，在电流密度为0.25A/g的测试条件下，比电容为184F/g。（Xu Y, Zhang Y. Synthesis of polypyrrole/sodium carboxymethyl cellulose nanospheres with enhanced supercapacitor performance[J]. Materials Letters, 2015, 139: 145-148.）
因此合成出高比电容的聚吡咯，对于其在电化学储能领域的应用具有重大的意义。本发明以乙二酸为聚吡咯的掺杂剂，过硫酸铵作为氧化引发剂，通过化学氧化聚合的方法合成聚吡咯。吡咯单体与乙二酸的摩尔比为1:3时，制备的聚吡咯（PPy1/3）具有最高的比电容，在0.2A/g 的电流密度的测试条件下，其比电容达到了744.38 F/g。
发明内容
本发明的目的是提供一种高比电容聚吡咯的制备方法。该方法利用乙二酸作为掺杂剂，通过化学氧化聚合的方法制备出具有高比电容的聚吡咯。
具体步骤为：
(1)按摩尔比称取吡咯和乙二酸，吡咯与乙二酸的摩尔比为10:1、5:1、3:1、1:1、1:3和1:5中的一种，其中吡咯为0.5毫升。
(2)将步骤(1)称取的乙二酸分散于50毫升的去离子水中，随后，将其倒入250mL的烧瓶中，在冰水浴中搅拌20分钟，然后将步骤(1)称取的吡咯也注入上述烧瓶中，在冰水浴中继续搅拌30分钟。
(3)称量1.64815克的过硫酸铵溶解于30 毫升的去离子水中，超声溶解后逐滴加入到步骤(2)的烧瓶中，在冰水浴中聚合反应8个小时。
(4)反应结束后用去离子水和无水乙醇抽滤洗涤至中性，50℃干燥24个小时，研磨后即制得聚吡咯PPy。
本发明方法优选吡咯与乙二酸的摩尔比为1:3时，制备的聚吡咯具有最高的比电容。
本发明方法采用乙二酸作为掺杂剂，通过化学氧化法制备了由纳米颗粒组成的链状聚吡咯。通过改变吡咯单体与乙二酸的摩尔比，制备了不同形貌的链状聚吡咯。操作简单，易于大规模推广。同时，对所制备的链状聚吡咯通过电化学工作站进行电化学测试，结果表明当吡咯与乙二酸的摩尔比为1:3时，所制得的聚吡咯，在电流密度为0.2A/g的测试条件下，比电容达到了744.38 F/g，远大于200~400F/g。
附图说明
图1是本发明实施例5制备的聚吡咯（PPy1/3）在放大倍数为4K时的SEM图。
图2是本发明实施例5制备的聚吡咯（PPy1/3）在放大倍数为35K时的SEM图。
图3是未加乙二酸的聚吡咯与本发明实施例1~6制备的聚吡咯在电流密度为0.2A/g的测试条件下的GCD曲线，其中(a)为未加乙二酸的PPy，(b)为实施例1制备的PPy10，(c)为实施例2制备的PPy5，(d) 为实施例3制备的PPy3，(e)为实施例4制备的PPy1，(f)为实施例5制备的PPy1/3，(g)为实施例6制备的PPy1/5。
具体实施方式
实施例1：
(1)按摩尔比称取吡咯和乙二酸，吡咯与乙二酸的摩尔比为10:1，其中吡咯为0.5毫升，乙二酸为0.0909克。
(2)将步骤(1)称取的乙二酸分散于50毫升的去离子水中，随后，将其倒入250mL的烧瓶中，在冰水浴中搅拌20分钟，然后将步骤(1)称取的吡咯也注入上述烧瓶中，在冰水浴中继续搅拌30分钟。
(3)称量1.64815克的过硫酸铵溶解于30 毫升的去离子水中，超声溶解后逐滴加入到步骤(2)的烧瓶中，在冰水浴中聚合反应8个小时。
(4)反应结束后用去离子水和无水乙醇抽滤洗涤至中性，50℃干燥24个小时，研磨后即制得聚吡咯PPy10。
实施例2：
(1)按摩尔比称取吡咯和乙二酸，吡咯与乙二酸的摩尔比为5:1，其中吡咯为0.5毫升，乙二酸为0.1810克。
(2)将步骤(1)称取的乙二酸分散于50毫升的去离子水中，随后，将其倒入250mL的烧瓶中，在冰水浴中搅拌20分钟，然后将步骤(1)称取的吡咯也注入上述烧瓶中，在冰水浴中继续搅拌30分钟。
(3)称量1.64815克的过硫酸铵溶解于30 毫升的去离子水中，超声溶解后逐滴加入到步骤(2)的烧瓶中，在冰水浴中聚合反应8个小时。
(4)反应结束后用去离子水和无水乙醇抽滤洗涤至中性，50℃干燥24个小时，研磨后即制得聚吡咯PPy5。
实施例3：
(1)按摩尔比称取吡咯和乙二酸，吡咯与乙二酸的摩尔比为3:1，其中吡咯为0.5毫升，乙二酸为0.3030克。
(2)将步骤(1)称取的乙二酸分散于50毫升的去离子水中，随后，将其倒入250mL的烧瓶中，在冰水浴中搅拌20分钟，然后将步骤(1)称取的吡咯也注入上述烧瓶中，在冰水浴中继续搅拌30分钟。
(3)称量1.64815克的过硫酸铵溶解于30 毫升的去离子水中，超声溶解后逐滴加入到步骤(2)的烧瓶中，在冰水浴中聚合反应8个小时。
(4)反应结束后用去离子水和无水乙醇抽滤洗涤至中性，50℃干燥24个小时，研磨后即制得聚吡咯PPy3。
实施例4：
(1)按摩尔比称取吡咯和乙二酸，吡咯与乙二酸的摩尔比为1:1，其中吡咯为0.5毫升，乙二酸为0.9090克。
(2)将步骤(1)称取的乙二酸分散于50毫升的去离子水中，随后，将其倒入250mL的烧瓶中，在冰水浴中搅拌20分钟，然后将步骤(1)称取的吡咯也注入上述烧瓶中，在冰水浴中继续搅拌30分钟。
(3)称量1.64815克的过硫酸铵溶解于30 毫升的去离子水中，超声溶解后逐滴加入到步骤(2)的烧瓶中，在冰水浴中聚合反应8个小时。
(4)反应结束后用去离子水和无水乙醇抽滤洗涤至中性，50℃干燥24个小时，研磨后即制得聚吡咯PPy1。
实施例5：
(1)按摩尔比称取吡咯和乙二酸，吡咯与乙二酸的摩尔比为1:3，其中吡咯为0.5毫升，乙二酸为2.7300克。
(2)将步骤(1)称取的乙二酸分散于50毫升的去离子水中，随后，将其倒入250mL的烧瓶中，在冰水浴中搅拌20分钟，然后将步骤(1)称取的吡咯也注入上述烧瓶中，在冰水浴中继续搅拌30分钟。
(3)称量1.64815克的过硫酸铵溶解于30 毫升的去离子水中，超声溶解后逐滴加入到步骤(2)的烧瓶中，在冰水浴中聚合反应8个小时。
(4)反应结束后用去离子水和无水乙醇抽滤洗涤至中性，50℃干燥24个小时，研磨后即制得聚吡咯PPy1/3。
实施例6：
(1)按摩尔比称取吡咯和乙二酸，吡咯与乙二酸的摩尔比为1:5，其中吡咯为0.5毫升，乙二酸为4.5400克。
(2)将步骤(1)称取的乙二酸分散于50毫升的去离子水中，随后，将其倒入250mL的烧瓶中，在冰水浴中搅拌20分钟，然后将步骤(1)称取的吡咯也注入上述烧瓶中，在冰水浴中继续搅拌30分钟。
(3)称量1.64815克的过硫酸铵溶解于30 毫升的去离子水中，超声溶解后逐滴加入到步骤(2)的烧瓶中，在冰水浴中聚合反应8个小时。
(4)反应结束后用去离子水和无水乙醇抽滤洗涤至中性，50℃干燥24个小时，研磨后即制得聚吡咯PPy1/5。
Claims (2)
1.一种高比电容聚吡咯的制备方法，其特征在于具体步骤为：
(1)按摩尔比称取吡咯和乙二酸，吡咯与乙二酸的摩尔比为10:1、5:1、3:1、1:1、1:3和1:5中的一种，其中吡咯为0.5毫升；
(2)将步骤(1)称取的乙二酸分散于50毫升的去离子水中，随后，将其倒入250mL的烧瓶中，在冰水浴中搅拌20分钟，然后将步骤(1)称取的吡咯也注入上述烧瓶中，在冰水浴中继续搅拌30分钟；
(3)称量1.64815克的过硫酸铵溶解于30 毫升的去离子水中，超声溶解后逐滴加入到步骤(2)的烧瓶中，在冰水浴中聚合反应8个小时；
(4)反应结束后用去离子水和无水乙醇抽滤洗涤至中性，50℃干燥24个小时，研磨后即制得聚吡咯。
2.如权利要求1所述的高比电容聚吡咯的制备方法，其特征在于吡咯与乙二酸的摩尔比为1:3。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510086273.7A CN104672447B (zh) | 2015-02-21 | 2015-02-21 | 一种高比电容聚吡咯的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510086273.7A CN104672447B (zh) | 2015-02-21 | 2015-02-21 | 一种高比电容聚吡咯的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104672447A true CN104672447A (zh) | 2015-06-03 |
| CN104672447B CN104672447B (zh) | 2017-01-04 |
Family
ID=53308070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510086273.7A Active CN104672447B (zh) | 2015-02-21 | 2015-02-21 | 一种高比电容聚吡咯的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104672447B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105754096A (zh) * | 2016-04-20 | 2016-07-13 | 桂林理工大学 | 一种以烟酸为模板和掺杂剂制备导电聚吡咯的方法 |
| CN105801854A (zh) * | 2016-04-20 | 2016-07-27 | 桂林理工大学 | 以苹果酸为模板和掺杂剂制备导电聚吡咯的方法 |
| CN105860068A (zh) * | 2016-06-16 | 2016-08-17 | 桂林理工大学 | 一种以果糖为模板制备导电聚吡咯的方法 |
| CN107501932A (zh) * | 2017-09-04 | 2017-12-22 | 苏州宇希新材料科技有限公司 | 一种轻质聚吡咯材料的制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101486839A (zh) * | 2008-01-18 | 2009-07-22 | 郑州泰达电子材料科技有限公司 | 导电性高分子组合物、固体电解质以及使用该固体电解质的固体电解电容器 |
| CN103145982A (zh) * | 2013-03-25 | 2013-06-12 | 北京科技大学 | 聚苯胺级次结构的可控合成方法 |
-
2015
- 2015-02-21 CN CN201510086273.7A patent/CN104672447B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101486839A (zh) * | 2008-01-18 | 2009-07-22 | 郑州泰达电子材料科技有限公司 | 导电性高分子组合物、固体电解质以及使用该固体电解质的固体电解电容器 |
| CN103145982A (zh) * | 2013-03-25 | 2013-06-12 | 北京科技大学 | 聚苯胺级次结构的可控合成方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105754096A (zh) * | 2016-04-20 | 2016-07-13 | 桂林理工大学 | 一种以烟酸为模板和掺杂剂制备导电聚吡咯的方法 |
| CN105801854A (zh) * | 2016-04-20 | 2016-07-27 | 桂林理工大学 | 以苹果酸为模板和掺杂剂制备导电聚吡咯的方法 |
| CN105860068A (zh) * | 2016-06-16 | 2016-08-17 | 桂林理工大学 | 一种以果糖为模板制备导电聚吡咯的方法 |
| CN107501932A (zh) * | 2017-09-04 | 2017-12-22 | 苏州宇希新材料科技有限公司 | 一种轻质聚吡咯材料的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104672447B (zh) | 2017-01-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shi et al. | Material and structural design of novel binder systems for high-energy, high-power lithium-ion batteries | |
| Ni et al. | Free-standing and highly conductive PEDOT nanowire films for high-performance all-solid-state supercapacitors | |
| CN105175761B (zh) | 一种细菌纤维素/聚苯胺/石墨烯膜材料的制备方法及其应用 | |
| CN105070527B (zh) | 石墨烯/聚吡咯/二氧化锰三元复合电极材料的制备方法 | |
| Arcila-Velez et al. | Redox solute doped polypyrrole for high-charge capacity polymer electrodes | |
| Cevik et al. | High performance flexible supercapacitors including redox active molybdate incorporated Poly (vinylphosphonic acid) hydrogels | |
| CN104672447B (zh) | 一种高比电容聚吡咯的制备方法 | |
| CN105111507A (zh) | 一种细菌纤维素/聚苯胺/碳纳米管导电膜材料的制备方法及其应用 | |
| Bai et al. | Preparation and application of cellulose gel in flexible supercapacitors | |
| CN1995132A (zh) | 导电高分子与碳纳米管复合电极材料的制备方法 | |
| Ran et al. | Preparation of hierarchical polyaniline nanotubes based on self‐assembly and its electrochemical capacitance | |
| CN102516538B (zh) | 界面聚合制备纤维网络结构导电聚吡咯膜的方法 | |
| CN105244189A (zh) | 一种碳纳米管增强导电聚合物水凝胶的制备方法 | |
| CN110808175A (zh) | 一种电活性生物质/聚吡咯水凝胶及其制备方法和应用 | |
| CN104693797B (zh) | 一种功能化poss与聚吡咯复合吸波材料的制备方法 | |
| CN102875978A (zh) | 金纳米粒子/聚（3，4-二氧乙基）噻吩复合材料的制备方法 | |
| CN105118686A (zh) | 石墨烯/聚苯胺/二氧化锰三元复合电极材料的制备方法 | |
| CN103996845A (zh) | 一种复合富锂正极材料及其制备方法 | |
| Shetty et al. | Deciphering the Effect of Microstructural Modification in Sodium Alginate-Based Solid Polymer Electrolyte by Unlike Anions | |
| CN101714460B (zh) | 聚吡咯/聚丙烯酸系复合凝胶电解质的制备方法 | |
| Dong et al. | Whole-polymers electrode membrane based on the interfacial polymerization and intermacromolecular force between polyaniline and polyethersulfone for flexible supercapacitors | |
| CN106128802B (zh) | 一种用于超级电容器的电极材料的制备方法 | |
| CN107746572B (zh) | 分级多孔结构pnma/木质素磺酸杂化水凝胶的制备方法 | |
| CN103643339B (zh) | 一种原位聚合聚吡咯纳米纤维的制备方法 | |
| CN103145982B (zh) | 聚苯胺级次结构的可控合成方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20150603 Assignee: Guangxi Xiaoli New Energy Technology Co.,Ltd. Assignor: GUILIN University OF TECHNOLOGY Contract record no.: X2023980044534 Denomination of invention: A Preparation Method of High Specific Capacitance Polypyrrole Granted publication date: 20170104 License type: Common License Record date: 20231030 |