CN112103093A - 一种基于喹吖啶酮的聚合物作为超级电容器材料的应用 - Google Patents
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Abstract
一种式(I)所示的基于喹吖啶酮的聚合物作为超级电容器材料的应用，式(I)中，n代表平均聚合度。本发明所述聚合物薄膜呈现出丰富的孔隙结构，有利于离子的嵌入与脱出过程，因而具有良好的充放电性能(电流密度为0.1mA·cm‑2时表现出高的面积比电容电容5.12mF·cm‑2)和较好的循环稳定性，是一类具有巨大应用前景的超级电容器材料。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种基于喹吖啶酮的聚合物作为新型超级电容器材料的应用。
(二)背景技术
超级电容器作为目前主要储能元件之一，区别于传统电容器和电池，它有其特有的优势：容量大、功率密度高、寿命长。超级电容器主要分为双电层电容器和赝电容器。区别于双电层电容器电极材料，导电聚合物作为赝电容器的主要电极材料之一，因其存在氧化还原反应而具有较高的比容量。同时导电聚合物凭借着电导率高、成本低廉、环保的特点在众多电极材料中备受青睐。
喹吖啶酮类化合物作为一种常见电子受体结构，具有分子平面性好、结构易修饰、物理化学稳定性好等优点，已经被广泛用于有机染料等领域，但基于喹吖啶酮的聚合物应用于超级电容器领域的研究从未被报道。
(三)发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供了一种基于喹吖啶酮的聚合物作为超级电容器材料的应用，所述基于喹吖啶酮的聚合物既具有给电子的3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)基团和吸电子的喹吖啶酮，同时兼顾p和n掺杂，是一类潜在的超级电容器材料。。
本发明的技术方案如下：
一种式(I)所示的基于喹吖啶酮的聚合物作为超级电容器材料的应用，
式(I)中，n代表平均聚合度，n取10-2000。
进一步，所述的基于喹吖啶酮的聚合物呈现出孔隙结构，具有对称的充放电曲线和优异的超级电容器性能，当电流密度为0.1mA·cm-2时，面积比电容高达5.12mF·cm-2。
进一步，所述基于喹吖啶酮的聚合物按照如下方法进行制备：
将式(II)所示的基于喹吖啶酮的单体溶解于二氯甲烷和乙腈混合液中，加入四丁基六氟磷酸铵作为支持电解质，经循环伏安法电化学聚合成膜，薄膜经过清洗、干燥即得式(I)所示的基于喹吖啶酮的聚合物；
所述电化学聚合的电压范围为0～1.2V；
所述循环圈数为4～12圈；
所述单体浓度为0.5～2mmol/L；
所述混合液中，体积比二氯甲烷:乙腈＝8～9.5:0.5～2；
所述四丁基六氟磷酸铵的浓度为0.05～0.3mol/L。
进一步，所述基于喹吖啶酮的聚合物作为超级电容器材料的性能测试方法如下：
使用电化学工作站测试聚合物薄膜的超级电容器性能：以四丁基六氟磷酸铵的乙腈溶液为支持电解质，两片相同的聚合物薄膜分别作为工作电极和对电极，Ag/AgCl作为参比电极构成三电极体系，在不同电流密度下分别测试材料的充放电性能。
所述的支撑电解质的浓度为0.05～0.3mol/L。
所述的电流密度为0.05mA·cm-2～0.5mA·cm-2。
本发明的有益效果表现在：本发明制备的基于喹吖啶酮的导电聚合物薄膜具有孔隙结构，有利于离子的嵌入与脱出过程，改善了聚合物薄膜材料的氧化还原性质，因而具有良好的充放电性能(电流密度为0.1mA·cm-2时表现出高的面积比电容5.12mF·cm-2)和较好的循环稳定性。
(四)附图说明
图1是本发明所述基于喹吖啶酮的单体的循环伏安聚合曲线图；
图2是本发明所述基于喹吖啶酮的聚合物的循环伏安曲线；
图3是本发明所述基于喹吖啶酮的聚合物薄膜的表面形貌；
图4是本发明所述基于喹吖啶酮的聚合物薄膜的超级电容器性能。
(五)具体实施方式
下面以具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：
实施例1：基于喹吖啶酮的聚合物的制备
参照图1～图3，将基于喹吖啶酮的单体8.73mg加入到10mL容量瓶中，加入0.387g四丁基六氟磷酸铵作为支持电解质，用色谱级二氯甲烷和色谱级乙腈混合液(体积比为9:1)定容，超声3min，完全溶解之后，进行电化学聚合：以ITO玻璃(0.9*4cm)为工作电极、铂片为对电极、Ag/AgCl为参比电极，采用循环伏安法聚合成膜。将聚合物薄膜用比例为1:1的色谱级二氯甲烷：色谱级乙腈进行清洗，50℃干燥两小时。
实施例2：将基于喹吖啶酮的单体4.36mg加入到10mL容量瓶中，加入0.387g四丁基六氟磷酸铵作为支持电解质，用色谱级二氯甲烷和色谱级乙腈混合液(体积比为8:2)定容，超声3min，完全溶解之后，进行电化学聚合：以ITO玻璃(0.9*4cm)为工作电极、铂片为对电极、Ag/AgCl为参比电极，采用循环伏安法聚合成膜。将聚合物薄膜用比例为1:1的色谱级二氯甲烷：色谱级乙腈进行清洗，50℃干燥两小时。
实施例3：将基于喹吖啶酮的单体17.46mg加入到10mL容量瓶中，加入0.387g四丁基六氟磷酸铵作为支持电解质，用色谱级二氯甲烷和色谱级乙腈混合液(体积比为9.5:0.5)定容，超声3min，完全溶解之后，进行电化学聚合：以ITO玻璃(0.9*4cm)为工作电极、铂片为对电极、Ag/AgCl为参比电极，采用循环伏安法聚合成膜。将聚合物薄膜用比例为1:1的色谱级二氯甲烷：色谱级乙腈进行清洗，50℃干燥两小时。
实施例4：基于喹吖啶酮的聚合物作为超级电容器材料的性能测试
使用电化学工作站测试了薄膜的超级电容器性能，测试方法为：将0.387g四丁基六氟磷酸铵加入10mL容量瓶中，用色谱级乙腈定容，将其作为空白溶液。以空白溶液为支撑电解质，两片相同的薄膜分别作为工作电极和对电极，Ag/AgCI作为参比电极构成三电极体系，参照图4，在电流密度为0.05mA·cm-2、0.1mA·cm-2、0.2mA·cm-2、0.5mA·cm-2的条件下分别测试基于喹吖啶酮的聚合物材料的充放电性能。
Claims (6)
1.一种式(I)所示的基于喹吖啶酮的聚合物作为超级电容器材料的应用，
式(I)中，n代表平均聚合度，n取10-2000。
2.如权利要求1所述的应用，其特征在于：所述的基于喹吖啶酮的聚合物呈现出孔隙结构，具有对称的充放电曲线和优异的超级电容器性能，当电流密度为0.1mA·cm-2时，面电容高达5.12mF·cm-2。
3.如权利要求1或2所述的应用，其特征在于：所述的基于喹吖啶酮的聚合物按照如下方法进行制备：
将式(II)所示的基于喹吖啶酮的单体溶解于二氯甲烷和乙腈混合液中，加入四丁基六氟磷酸铵作为支持电解质，经循环伏安法电化学聚合成膜，薄膜经过清洗、干燥即得式(I)所示的基于喹吖啶酮的聚合物；所述电化学聚合的电压范围为0～1.2V；所述循环圈数为4～12圈；所述单体浓度为0.5～2mmol/L；所述混合液中，体积比二氯甲烷:乙腈＝8～9.5:0.5～2；所述四丁基六氟磷酸铵的浓度为0.05～0.3mol/L；
4.如权利要求3所述的应用，其特征在于：所述基于喹吖啶酮的聚合物作为超级电容器材料的性能测试方法如下：
使用电化学工作站测试聚合物薄膜的超级电容器性能：以四丁基六氟磷酸铵的乙腈溶液为支持电解质，两片相同的聚合物薄膜分别作为工作电极和对电极，Ag/AgCl作为参比电极构成三电极体系，在不同电流密度下分别测试材料的充放电性能。
5.如权利要求4所述的应用，其特征在于：所述的支持电解质的浓度0.05～0.3mol/L。
6.如权利要求4所述的应用，其特征在于：所述的电流密度为0.05mA·cm-2～0.5mA·cm-2。
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| CN114409647A (zh) * | 2021-12-07 | 2022-04-29 | 浙江工业大学 | 一种基于喹吖啶酮的双功能电致变色材料及其制备方法 |
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| WO2012133858A1 (ja) * | 2011-03-31 | 2012-10-04 | 日本ケミコン株式会社 | 太陽電池用電極体及びその製造方法、この電極体を備えた太陽電池 |
| CN111349237A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-06-30 | 江西科技师范大学 | 一种应用于超级电容器的多氟功能化聚吲哚电极材料及其制备方法 |
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