RU2495509C1 - Method of producing composite material for supercapacitor electrode - Google Patents

Method of producing composite material for supercapacitor electrode Download PDF

Info

Publication number
RU2495509C1
RU2495509C1 RU2012131110/04A RU2012131110A RU2495509C1 RU 2495509 C1 RU2495509 C1 RU 2495509C1 RU 2012131110/04 A RU2012131110/04 A RU 2012131110/04A RU 2012131110 A RU2012131110 A RU 2012131110A RU 2495509 C1 RU2495509 C1 RU 2495509C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
trametes
polymerization
electrically conductive
composite material
electrode
Prior art date
Application number
RU2012131110/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Олегович Попов
Алексей Валерьевич Липкин
Александр Иванович Ярополов
Галина Петровна Шумакович
Ольга Владимировна Морозова
Дмитрий Васильевич Панкратов
Ирина Сергеевна Васильева
Юлия Сергеевна Зейфман
Григорий Владимирович Отрохов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Priority to RU2012131110/04A priority Critical patent/RU2495509C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2495509C1 publication Critical patent/RU2495509C1/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13Energy storage using capacitors

Landscapes

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to a method of producing composite material for a supercapacitor electrode, involving synthesis of electroconductive polymers or substituted derivatives thereof during oxidative polymerisation of corresponding monomers on the surface of carbon materials. The environmentally acceptable method involves conducting polymerisation in the presence of laccase enzyme, acidic dopants, an oxidant and an enzymatic reaction redox mediator, dissolved in the reaction mixture.
EFFECT: improved method.
10 cl, 4 ex

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для создания устройств, аккумулирующих электрическую энергию (суперконденсаторов). Одним из важных параметров, определяющих удельную мощность и удельную энергию энергонакопительных перезаряжаемых источников тока, является удельная емкость материалов, используемых для изготовления электродов суперконденсаторов.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used to create devices that accumulate electrical energy (supercapacitors). One of the important parameters determining the specific power and specific energy of energy-storage rechargeable current sources is the specific capacity of materials used for the manufacture of electrodes of supercapacitors.

В суперконденсаторах, основанных на емкости двойного электрического слоя, суммарная емкость возрастает с увеличением удельной поверхности материала электрода за счет уменьшения размеров пор, что приводит к проблеме транспорта ионов и заполнению пор электролитом. Так называемые псевдосуперконденсаторы основаны на фарадеевской реакции на границе раздела фаз электрод/электролит. Материалами для первого типа суперконденсаторов являются различные углеродные материалы, в первую очередь угли, а материалами для второго типа служат оксиды благородных металлов или электропроводящие полимеры.In supercapacitors based on the capacity of a double electric layer, the total capacity increases with increasing specific surface area of the electrode material due to a decrease in pore size, which leads to the problem of ion transport and filling of pores with electrolyte. The so-called pseudo-supercapacitors are based on the Faraday reaction at the electrode / electrolyte interface. The materials for the first type of supercapacitors are various carbon materials, primarily coal, and the materials for the second type are noble metal oxides or electrically conductive polymers.

Используемые в псевдосуперконденсаторах оксиды металлов обладают высокой удельной емкостью, однако они имеют достаточно большую удельную массу, а часто высокую стоимость и токсичность.The metal oxides used in pseudosupercapacitors have a high specific capacity, however, they have a sufficiently large specific gravity, and often high cost and toxicity.

Разработка композитных материалов на основе углеродных материалов и синтезированных непосредственно на их поверхности электропроводящих полимеров, таких как полианилин, полипиррол или полиэтилендиокситиофен, позволяет увеличить удельную емкость гибридного материала за счет комбинации емкостной и фарадеевской составляющих.The development of composite materials based on carbon materials and electrically conductive polymers synthesized directly on their surface, such as polyaniline, polypyrrole or polyethylene dioxithiophene, allows to increase the specific capacity of the hybrid material due to the combination of capacitive and Faraday components.

Перспективность таких исследований подтверждается публикациями как в периодических научных журналах, так и в патентной литературе:1. M. Jin, G. Han, Y. Chang, H. Zhao, H. Zhang "Flexible electrodes based on polypyrrole/manganese dioxide/polypropylene" // Electrochimica Acta, 2011, V.56, P. 9838-9845.The prospect of such studies is confirmed by publications both in periodical scientific journals and in the patent literature: 1. M. Jin, G. Han, Y. Chang, H. Zhao, H. Zhang "Flexible electrodes based on polypyrrole / manganese dioxide / polypropylene" // Electrochimica Acta, 2011, V. 56, P. 9838-9845.

2. J.R. Miller and P. Simon «Materials science: Electrochemical capacitors for energy management // Science, 2008, V. 321, P. 651-652.2. J.R. Miller and P. Simon "Materials science: Electrochemical capacitors for energy management // Science, 2008, V. 321, P. 651-652.

3. D. Pech, M. Brunet, H. Durou, P. Huang, V. Mochalin, Y. Gogotsi, P.-L. Taberna, P. Simon «Ultrahigh-power micrometre-sized supercapacitors based on onion-like carbon» //Nature Nanotechnology, 2010, V. 5, P. 651-654.3. D. Pech, M. Brunet, H. Durou, P. Huang, V. Mochalin, Y. Gogotsi, P.-L. Taberna, P. Simon, “Ultrahigh-power micrometer-sized supercapacitors based on onion-like carbon” // Nature Nanotechnology, 2010, V. 5, P. 651-654.

4. L. Chen, Ch. Yuan, H. Don, B. Gao, Sh. Chen, X. Zhang "Synthesis and electrochemical capacitance of core-shell poly (3,4-ethylenedioxythiophene)/poly(sodium-4-styrenesulfonate)-modified multiwalled carbon nanotube nanocomposites" // Electrochimica Acta, 2009, V. 54, P. 2335-2341.4. L. Chen, Ch. Yuan, H. Don, B. Gao, Sh. Chen, X. Zhang "Synthesis and electrochemical capacitance of core-shell poly (3,4-ethylenedioxythiophene) / poly (sodium-4-styrenesulfonate) -modified multiwalled carbon nanotube nanocomposites" // Electrochimica Acta, 2009, V. 54, P 2335-2341.

5. J. Jang, J. Bae, M. Choi, S.-H. Yoon «Fabrication and characterization of polyaniline coated carbon nanofiber for supercapacitor» // Carbon, 2005, V. 43 (13), P. 2730-2736.5. J. Jang, J. Bae, M. Choi, S.-H. Yoon "Fabrication and characterization of polyaniline coated carbon nanofiber for supercapacitor" // Carbon, 2005, V. 43 (13), P. 2730-2736.

6. L. Li, E. Liu, J. Li, Y. Yang, H. Shen, Z. Huang, X. Xiang, W. Li «A doped activated carbon prepared from polyaniline for high performance supercapacitors» // Journal of Power Sources, 2010, V. 195, P. 1516-1521.6. L. Li, E. Liu, J. Li, Y. Yang, H. Shen, Z. Huang, X. Xiang, W. Li “A doped activated carbon prepared from polyaniline for high performance supercapacitors” // Journal of Power Sources, 2010, V. 195, P. 1516-1521.

7. G.A.Snook, P. Kao, A.S.Best «Conducting-polymer-based supercapacitor devices and elecrodes» // Journal of Power Sources, 2011, V. 196, P. 1-12.7. G.A. Snook, P. Kao, A.S. Best “Conducting-polymer-based supercapacitor devices and elecrodes” // Journal of Power Sources, 2011, V. 196, P. 1-12.

8. Q. Liu, M.H. Nay fen, S.T.Yau «Brushed-on flexible supercapacitor sheets using nanocomposite of polyaniline and carbon nanotubes» // Journal of Power Sources, 2010, V. 195, P. 7480-7483.8. Q. Liu, M.H. Nay fen, S.T. Yau, “Brushed-on flexible supercapacitor sheets using nanocomposite of polyaniline and carbon nanotubes” // Journal of Power Sources, 2010, V. 195, P. 7480-7483.

9. US Patent 7508650 «Electrode for electrochemical capacitor», 2009.9. US Patent 7508650 "Electrode for electrochemical capacitor", 2009.

10. US Patent 6795293 «Polymer-modified electrode for energy storage devices and electrochemical supercapacitor based on said polymer-modified electrode», 2003.10. US Patent 6795293 "Polymer-modified electrode for energy storage devices and electrochemical supercapacitor based on said polymer-modified electrode", 2003.

11. US Patent Application 20100008021 «Porous carbon electrode with conductive polymer coating», 2007.11. US Patent Application 20100008021 "Porous carbon electrode with conductive polymer coating", 2007.

Как правило, композитные материалы на основе электропроводящих полимеров синтезируют химическим или электрохимическим способами, осаждением полимеров на твердых электропроводящих матрицах (метод in situ) (заявка на патент США 20100008021; патент США 6,383,640; патент США 7,508,650; патент США 7,673,114; патент США 5,284,723; патент США 6,482,299; патент Китая CN 201804714U). Электрохимическая полимеризация мономеров на электропроводящей поверхности протекает без добавления химических окислителей, но лимитируется наличием электропроводящей подложки и ее ограниченными размерами. Химическое окисление мономеров является достаточно простым методом получения композитных материалов на основе электропроводящих полимеров и углеродных материалов с использованием сильных окислителей, таких как персульфат аммония, солей ионов трехвалентного железа, бихроматов, перманганатов в концентрациях, соизмеримых или многократно превышающих концентрации используемых мономеров. Продукты восстановления этих соединений необходимо перерабатывать, что создает дополнительные затраты при осуществлении синтеза электропроводящих полимеров на поверхности углеродных материалов. Кроме того, синтез некоторых электропроводящих полимеров, например полианилина, необходимо проводить в сильнокислой среде (1М НСl или 1М H2SO4) для обеспечения линейной, электропроводящей структуры полианилина, сформированной по типу «голова к хвосту» (J.-C. Chiang, A.G. Mac Diarmid, Synthetic Metals 13 (1986) 193-205; Y. Cao, P. Smith, A.J. Heeger, Synthetic Metals 32 (1989) 263-281). Это требует наличия коррозионноустойчивой аппаратуры.Typically, composite materials based on electrically conductive polymers are synthesized by chemical or electrochemical methods, by deposition of polymers on solid electrically conductive matrices (in situ method) (US patent application 20100008021; US patent 6,383,640; US patent 7,508,650; US patent 7,673,114; US patent 5,284,723; patent U.S. 6,482,299; China Patent CN 201804714U). The electrochemical polymerization of monomers on an electrically conductive surface proceeds without the addition of chemical oxidizing agents, but is limited by the presence of an electrically conductive substrate and its limited size. Chemical oxidation of monomers is a fairly simple method for producing composite materials based on electrically conductive polymers and carbon materials using strong oxidizing agents, such as ammonium persulfate, salts of ferric ions, dichromates, permanganates in concentrations comparable or many times higher than the concentrations of monomers used. The reduction products of these compounds must be processed, which creates additional costs in the synthesis of electrically conductive polymers on the surface of carbon materials. In addition, the synthesis of certain electrically conductive polymers, such as polyaniline, must be carried out in a strongly acidic environment (1M Hcl or 1M H 2 SO 4 ) to provide a linear, electrically conductive polyaniline structure formed in a head-to-tail fashion (J.-C. Chiang, AG Mac Diarmid, Synthetic Metals 13 (1986) 193-205; Y. Cao, P. Smith, AJ Heeger, Synthetic Metals 32 (1989) 263-281). This requires the availability of corrosion resistant equipment.

Электропроводимость полимеров в составе композитных материалов достигается, как правило, кислотным допированием. При этом анионы кислот являются заряд компенсирующими анионами в основной цепи электропроводящих полимеров.The electrical conductivity of polymers in composite materials is achieved, as a rule, by acid doping. In this case, acid anions are a charge of compensating anions in the main chain of electrically conductive polymers.

В качестве кислых допирующих агентов используют как низкомолекулярные сильные кислоты (серная, соляная, сульфокамфорная, толуолсульфоновая и др.), так и полисульфокислоты (поли(2-акриламидо-2-метил-1-пропансульфокислота), сульфонированный полистирол и др.) и мицеллообразующие гидрофобные сульфокислоты или их соли (додецилсульфонат натрия, додецилбензолсульфоновая кислота) (M.G.Han, S.H. Foulger, Small, 2 (2006) 1164-1169; V.Rumbau, J.A. Pomposo, J.A. Alduncin, H. Grande, D. Mecerreyes, E. Ochoteco, Enzyme and microbial technology, 40 (2007) 1412-1421; US Patent 7,230,071;US Patent, 7,462,298; Eur. Patent 686662; US Patent 5,792,558).As acidic doping agents, both low molecular weight strong acids (sulfuric, hydrochloric, sulfocamphoric, toluenesulfonic, etc.) and polysulfonic acids (poly (2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid), sulfonated polystyrene, etc.) and micelle-forming agents are used. hydrophobic sulfonic acids or their salts (sodium dodecyl sulfonate, dodecylbenzenesulfonic acid) (MGHan, SH Foulger, Small, 2 (2006) 1164-1169; V. Rumbau, JA Pomposo, JA Alduncin, H. Grande, D. Mecerreyes, E. Ochoteco , Enzyme and microbial technology, 40 (2007) 1412-1421; US Patent 7,230,071; US Patent 7,462,298; Eur. Patent 686662; US Patent 5,792,558).

Использование биокатализаторов для получения композитов на основе электропроводящих полимеров и углеродных материалов является альтернативой химическому и электрохимическому синтезу и представляет большой интерес, так как позволяет проводить процесс окислительной полимеризации в экологически чистых и относительно мягких условиях (в водных растворах, при комнатной температуре, атмосферном давлении и слабокислых значениях рН реакционной среды), без образования большого количества токсичных побочных продуктов, и получать полимер, не загрязненный продуктами разложения окислителя. Таким образом, этот подход во многом отвечает требованиям «зеленой» химии.The use of biocatalysts to obtain composites based on electrically conductive polymers and carbon materials is an alternative to chemical and electrochemical synthesis and is of great interest because it allows the process of oxidative polymerization in environmentally friendly and relatively mild conditions (in aqueous solutions, at room temperature, atmospheric pressure, and slightly acidic the pH of the reaction medium), without the formation of a large number of toxic by-products, and to obtain a polymer, n f contaminated with oxidizer decomposition products. Thus, this approach largely meets the requirements of green chemistry.

В качестве прототипа выбран способ химического получения композитного материала на основе многостенных углеродных нанотрубок и электропроводящих полимеров (Е. Frackowiak, V. Khomenko, К. Jurewicz, k. Lota, F. Beguin, J. Power Sources, 2006, 153, 413-418), включающий следующую последовательность операций:As a prototype, the method for the chemical preparation of a composite material based on multi-walled carbon nanotubes and electrically conductive polymers (E. Frackowiak, V. Khomenko, K. Jurewicz, k. Lota, F. Beguin, J. Power Sources, 2006, 153, 413-418 ), including the following sequence of operations:

- приготовление водной или неводной дисперсии углеродного наноматериала, содержащего мономер путем ее обработки ультразвуком;- preparing an aqueous or non-aqueous dispersion of carbon nanomaterial containing monomer by ultrasonic treatment;

- приготовление водного/неводного раствора окислителя;- preparation of an aqueous / non-aqueous solution of an oxidizing agent;

- инициирование реакции полимеризации мономера добавлением раствора окислителя к дисперсии наноматериала, содержащего мономер.- initiating the polymerization of the monomer by adding an oxidizing solution to the dispersion of the nanomaterial containing the monomer.

Для химического получения композитов на основе многостенных углеродных нанотрубок и электропроводящих полимеров в качестве окислителей мономеров были использованы FeCl3; Fe(ClO4)3; K2Cr2O7. Электропроводящие полипиррол и полианилин были осаждены на поверхность углеродных нанотрубок из сильнокислых водных растворов соляной кислоты. Поскольку растворимость 3,4-этилендиокситиофена в водных растворах весьма ограничена, его полимеризацию проводили в ацетонитриле. Недостатком известного способа проведения окислительной гюлимеризации мономеров является необходимость использования сильнокислой среды или органического растворителя и высоких концентраций окислителя, эквивалентных или превышающих концентрации соответствующих мономеров.For the chemical preparation of composites based on multi-walled carbon nanotubes and electrically conductive polymers, FeCl 3 were used as oxidizing agents for monomers; Fe (ClO 4 ) 3 ; K 2 Cr 2 O 7 . Electrically conductive polypyrrole and polyaniline were deposited on the surface of carbon nanotubes from strongly acidic aqueous solutions of hydrochloric acid. Since the solubility of 3,4-ethylenedioxythiophene in aqueous solutions is very limited, its polymerization was carried out in acetonitrile. A disadvantage of the known method of carrying out oxidative gulimerization of monomers is the need to use a strongly acidic medium or an organic solvent and high concentrations of oxidizing agent equivalent or higher than the concentrations of the corresponding monomers.

Технической задачей и, соответственно, техническим результатом изобретения является разработка простого, экологически чистого способа получения композитов на основе электропроводящих полимеров и углеродных материалов для электродов суперконденсаторов высокой удельной емкости с низким содержанием экотоксикантов в реакционной смеси. Поставленная задача решается предлагаемым способом, предусматривающим проведение окислительной полимеризации мономеров на поверхности углеродного материала в присутствии медьсодержащей оксидазы (лакказы) и редокс-медиатора этого фермента, относящегося к солям комплексов переходных металлов и ускоряющего ферментативную полимеризацию мономеров.The technical task and, accordingly, the technical result of the invention is the development of a simple, environmentally friendly method for producing composites based on electrically conductive polymers and carbon materials for electrodes of supercapacitors of high specific capacity with a low content of ecotoxicants in the reaction mixture. The problem is solved by the proposed method, providing for the oxidative polymerization of monomers on the surface of a carbon material in the presence of copper-containing oxidase (laccase) and a redox mediator of this enzyme, which belongs to salts of transition metal complexes and accelerates the enzymatic polymerization of monomers.

Реализация технической задачи и получение технического результата обеспечено использованием следующей совокупности существенных признаков.The implementation of the technical task and obtaining the technical result is ensured by the use of the following set of essential features.

Способ получения композитного материала для электрода суперконденсатора, включающий синтез электропроводящих полимеров или их замещенных производных в процессе окислительной полимеризации соответствующих мономеров на поверхности углеродных материалов, причемA method of producing a composite material for a supercapacitor electrode, including the synthesis of electrically conductive polymers or their substituted derivatives in the process of oxidative polymerization of the corresponding monomers on the surface of carbon materials,

полимеризацию проводят в присутствии растворенных в реакционной смеси фермента лакказы, кислых допантов, окислителя и редокс-медиатора ферментативной реакции, при этомpolymerization is carried out in the presence of a laccase enzyme, acidic dopants, an oxidizing agent and a redox mediator of the enzymatic reaction dissolved in the reaction mixture, while

- полимеризацию проводят при рН 3,5-4,5, температуре 0-30°C;- polymerization is carried out at a pH of 3.5-4.5, a temperature of 0-30 ° C;

- в качестве электропроводящих полимеров используют полианилин или- as electroconductive polymers use polyaniline or

полипиррол или полиэтилендиокситиофен;polypyrrole or polyethylenedioxythiophene;

- для проведения окислительной полимеризации используют соответствующие свежеперегнанные мономеры, полученные перегонкой под вакуумом; - to carry out oxidative polymerization using the appropriate freshly distilled monomers obtained by distillation under vacuum;

- в качестве биокатализаторов используют грибные лакказы;- mushroom laccases are used as biocatalysts;

- в качестве окислителя используют молекулярный кислород; - molecular oxygen is used as an oxidizing agent;

- в качестве растворителей используют водные или водно-органические растворы;  - as solvents use aqueous or aqueous-organic solutions;

- в качестве редокс-медиатора ферментативной реакции используют соль цианидного комплекса переходного металла: октоцианомолибдат (4+), редокс-потенциал (Е0) которого равен 0,78 В относительно нормального водородного электрода (НВЭ);- as a redox mediator of the enzymatic reaction, a salt of a transition metal cyanide complex is used: octocyanomolybdate (4+), the redox potential (E0) of which is 0.78 V relative to a normal hydrogen electrode (NVE);

- в качестве кислых допантов используют сильные неорганические кислоты, органические сульфокислоты, полисульфокислоты или их соли; - strong inorganic acids, organic sulfonic acids, polysulfonic acids or their salts are used as acidic dopants;

- для получения фермента лакказы применяют грибы, такие как Pleurotus или Phlebia или Trametes или Сеrrenа или Panus (Trametes hirsuta или Trametes pubescens или Trametes ochracea или Cerrena maxima или Coriolopsis fulvocinerea или Trametes versicolor или Panus tigrinus).- mushrooms such as Pleurotus or Phlebia or Trametes or Serrena or Panus (Trametes hirsuta or Trametes pubescens or Trametes ochracea or Cerrena maxima or Coriolopsis fulvocinerea or Trametes versicolor or Panus tigrinus) are used to obtain the laccase enzyme.

Предложение поясняется следующим.The proposal is explained as follows.

Лакказа (п-дифенол:кислород оксидоредуктаза, классификация ферментов 1.10.3.2 катализирует окисление широкого круга органических и неорганических соединений, молекулярным кислородом с одновременным его восстановлением до воды. Названная оксидаза является коммерчески доступным ферментом и может быть получена стандартным способом. В принципе, продуцентами этих ферментов могут быть как естественные организмы, так и организмы, измененные методами генной инженерии. Для получения особенно предпочтительных лакказ применяются грибы, такие как Pleurotus, Phlebia, Trametes, Сеrrenа, Panus {Trametes hirsuta, Trametes pubescens, Trametes ochracea, Cerrena maxima, Coriolopsis fulvocinerea, Trametes versicolor, Panus tigrinus).Laccase (p-diphenol: oxygen oxidoreductase, classification of enzymes 1.10.3.2 catalyzes the oxidation of a wide range of organic and inorganic compounds, by molecular oxygen and its simultaneous reduction to water. The named oxidase is a commercially available enzyme and can be obtained by a standard method. In principle, producers of these of enzymes can be either natural organisms or organisms modified by genetic engineering methods.Fungi, such as Pleurotus, Phlebia, Trametes, Serrena, Panus {Trametes hirsuta, Trametes pubescens, Trametes ochracea, Cerrena maxima, Coriolopsis fulvocinerea, Trametes versicolor, Panus tigrinus).

Лакказы могут непосредственно окислять соединения, потенциалы которых ниже, либо незначительно превышают редокс-потенциал первичного акцептора электронов (Т1 центр) медьсодержащих оксидаз. При превышении потенциала окисления субстратов оксидаз более чем 200 мВ по сравнению с Т1 центром фермента (первичный акцептор электронов в активном центре оксидаз), эффективность ферментативного катализа с участием этих ферментов уменьшается, либо реакция не протекает вообще. Потенциалы окисления анилина, пиррола, тиофена и 3,4этилендиокситиофена имеют высокие значения. Поэтому скорость окисления анилина с участием лакказ относительно невысока, а реакция окисления ЭДОТ не протекает вообще.Laccases can directly oxidize compounds whose potentials are lower or slightly exceed the redox potential of the primary electron acceptor (T1 center) of copper-containing oxidases. If the oxidation potential of oxidase substrates is exceeded by more than 200 mV compared to the T1 center of the enzyme (the primary electron acceptor in the active center of oxidases), the efficiency of enzymatic catalysis involving these enzymes decreases, or the reaction does not proceed at all. The oxidation potentials of aniline, pyrrole, thiophene and 3,4 ethylenedioxythiophene are high. Therefore, the aniline oxidation rate involving laccases is relatively low, and the EDOT oxidation reaction does not occur at all.

Редокс-медиаторами называют низкомолекулярные соединения, являющиеся субстратами лакказ, которые в результате ферментативного окисления образуют устойчивые, высокореакционные продукты. Последние в диффузионно-контролируемом режиме могут вступать в химические (неферментативные) реакции с другими соединениями, которые не подвергаются окислению с участием только медьсодержащих оксидаз. При этом окисленный редокс-медиатор восстанавливается окисляемым соединением до первоначальной формы и таким образом формируется замкнутый цикл. Образующаяся в процессе ферментативной реакции окисленная форма редокс-медиатора может далее окислять соединения с потенциалами ионизации, превышающими редокс-потенциал Т1 центра лакказ, и ускорять реакцию окисления этих соединений, с концентрацией полимеризацией по свободно-радикальному механизму.Redox mediators are low molecular weight compounds that are laccase substrates, which form stable, highly reactive products as a result of enzymatic oxidation. The latter in diffusion-controlled mode can enter into chemical (non-enzymatic) reactions with other compounds that are not oxidized with the participation of only copper-containing oxidases. In this case, the oxidized redox mediator is restored by the oxidizable compound to its original form and thus a closed cycle is formed. The oxidized form of the redox mediator formed during the enzymatic reaction can further oxidize compounds with ionization potentials exceeding the redox potential T1 of the laccase center and accelerate the oxidation reaction of these compounds, with the concentration of polymerization by the free-radical mechanism.

Предлагаемый способ включает одну стадию: получение композитных материалов осуществляют путем синтеза электропроводящих полимеров (полианилина, полипиррола, политиофена) или их замещенных производных в процессе окислительной полимеризации соответствующих мономеров на поверхности углеродных материалов и в присутствии растворенных в реакционной смеси редокс-медиатора, кислого допанта и окислителя - молекулярного кислорода - при рН 3,5-4,5, температуре 0-30°C, катализируемой лакказой. В качестве растворителей используют водные или органические растворы.The proposed method includes one stage: the preparation of composite materials is carried out by the synthesis of electrically conductive polymers (polyaniline, polypyrrole, polythiophene) or their substituted derivatives during the oxidative polymerization of the corresponding monomers on the surface of carbon materials and in the presence of redox mediator, acid dopant and oxidizing agent dissolved in the reaction mixture - molecular oxygen - at pH 3.5-4.5, temperature 0-30 ° C, catalyzed by laccase. As solvents, aqueous or organic solutions are used.

В качестве редокс-медиатора ферментативной реакции используют соль цианидного комплекса переходного металла: октоцианомолибдат (4+), редокс-потенциал (Е0) которого равен 0,78 В относительно нормального водородного электрода (НВЭ). В качестве окислителя используют молекулярный кислород. В качестве биокатализаторов используют грибные лакказы. В качестве кислотного допанта используют сильные неорганические кислоты, органические сульфокислоты, полисульфокислоты или их соли.A salt of a transition metal cyanide complex is used as a redox mediator of the enzymatic reaction: octocyanomolybdate (4+), the redox potential (E0) of which is 0.78 V relative to a normal hydrogen electrode (NVE). As the oxidizing agent, molecular oxygen is used. As biocatalysts, mushroom laccases are used. Strong acidic inorganic acids, organic sulfonic acids, polysulfonic acids or their salts are used as an acid dopant.

Ферментативный способ получения композитных материалов на основе электропроводящих полимеров и углеродных материалов для электродов суперконденсатора с использованием низких концентраций усилителей реакции неорганической природы и кислотного допанта является экологически чистым, одностадийным, позволяет проводить процесс окислительной полимеризации мономеров на поверхности углеродного материала с высокой скоростью и высоким выходом в кинетически контролируемом режиме.The enzymatic method for producing composite materials based on electrically conductive polymers and carbon materials for supercapacitor electrodes using low concentrations of inorganic reaction enhancers and acid dopant is environmentally friendly, one-step, allows the process of oxidative polymerization of monomers on the surface of a carbon material with a high speed and high kinetic yield controlled mode.

Изобретение поясняется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.

В примерах удельную емкость композитного материала, полученного по предлагаемому способу, определяли следующим образом.In the examples, the specific capacity of the composite material obtained by the proposed method was determined as follows.

Использованный токоотвод: лист углеродной фольги шириной 5 мм и длиной 30 мм и толщиной 0,2 мм;Used down conductor: carbon foil sheet 5 mm wide and 30 mm long and 0.2 mm thick;

реагенты: 1 М раствор серной кислоты, приготовленной с деионизированной водой; свежеперегнанные под вакуумом анилин и пиррол; многостенные углеродные нанотрубки «Таунит М»; после обработки 70% азотной кислотой при 90°C в течение 6 ч (функционализированные многостенные углеродные нанотрубки (фМУНТ); сажа «Vulkan ХС 72R»;reagents: 1 M solution of sulfuric acid, prepared with deionized water; freshly distilled under vacuum aniline and pyrrole; multi-walled carbon nanotubes “Taunit M”; after treatment with 70% nitric acid at 90 ° C for 6 h (functionalized multi-walled carbon nanotubes (fMCNTs); soot “Vulkan XC 72R”;

оборудование: потенциостат/гальваностат (AUTOLAB) использован для циклической вольтамперометрии и хронопотенциометрии; Ag/AgCl (насыщенный КСl) - электрод сравнения; 3-х электродная стеклянная электрохимическая ячейка; платиновая пластина - вспомогательный электрод; ультразвуковая ванна (FinnSonic).equipment: potentiostat / galvanostat (AUTOLAB) used for cyclic voltammetry and chronopotentiometry; Ag / AgCl (saturated KCl) - reference electrode; 3-electrode glass electrochemical cell; platinum plate - auxiliary electrode; ultrasonic bath (FinnSonic).

Измерение: 1. Вольтамперометрическое определение удельной емкости. Процедура измерений состоит из двух стадий. Электрод с композитным материалом погружали в электролит и выдерживали при потенциале - 0,1 В (отн. Ag/AgCl) в течение 5 мин. Затем записывали циклическую вольтамперограмму в интервале потенциалов -0,1÷0,6В со скоростью изменения потенциала 50 мВ/с. Емкость композитного материала рассчитывали как i/υ, где i - среднее значение тока, υ - скорость изменения потенциала электрода. Рассчитанное значение емкости затем относили к весу композита нанесенного на электрод.Measurement: 1. Voltammetric determination of specific capacity. The measurement procedure consists of two stages. An electrode with a composite material was immersed in an electrolyte and held at a potential of 0.1 V (rel. Ag / AgCl) for 5 min. Then a cyclic voltammogram was recorded in the potential range of -0.1 ÷ 0.6 V with a potential change rate of 50 mV / s. The capacity of the composite material was calculated as i / υ, where i is the average current value, υ is the rate of change of the electrode potential. The calculated capacitance value was then referred to the weight of the composite deposited on the electrode.

2. Определение удельной емкости композитного материала из гальваностатических измерений. Композитный электрод выдерживали в растворе электролита в течение 5 мин при потенциале -0,1 В отн. Ag/AgCl. Затем записывали кривую заряд/разряд в интервале потенциалов от -0,1 до 0,6 В при различных плотностях тока, отнесенных к единице веса композитного материала. Емкость рассчитывали как i×t/ΔU, где i - ток разряда; t - время разряда; ΔU - изменение напряжения при разряде.2. Determination of the specific capacity of the composite material from galvanostatic measurements. The composite electrode was kept in an electrolyte solution for 5 min at a potential of -0.1 V rel. Ag / AgCl. Then, a charge / discharge curve was recorded in the range of potentials from -0.1 to 0.6 V at various current densities per unit weight of the composite material. The capacity was calculated as i × t / ΔU, where i is the discharge current; t is the discharge time; ΔU is the change in voltage during the discharge.

Пример №1. В 10 мл деионизированной воды растворяли при перемешивании эквимолярные количества S-сульфокамфорной кислоты и свежеперегнанного анилина в конечных концентрациях 129 мМ. После полного растворения компонентов рН реакционной смеси доводили до значения 2,8 раствором S-сульфокамфорной кислоты. К полученному раствору добавляли 15 мг модифицированных многостенных углеродных нанотрубок «Таунит М». Полученную дисперсию вакуумировали в течение 10 мин для увеличения смачиваемости внутренних полостей мМУНТ реакционным раствором и затем обрабатывали в ультразвуковой ванне в течение 3 ч. К полученной дисперсии углеродных нанотрубок для ускорения ферментативной полимеризации анилина при постоянном перемешивании добавляли раствор октоцианомолибдата (4+) калия с конечной концентрацией в реакционной среде 0,05 миллиМолей (мМ) и продолжали перемешивание в течение 5 мин. Реакцию полимеризации анилина на поверхности мМУНТ инициировали добавлением лакказы из гриба Trametes hirsuta с удельной активностью в реакционной среде 4 международных единиц активности (ME) на мл. Синтез композитного материала проводили при комнатной температуре (20-22°C) в аэробных условиях при постоянном перемешивании в течение 24 ч. По мере окончания реакции, образовавшийся осадок отделяли центрифугированием при 8000 g, 4 раза промывали деионизированной водой, один раз этиловым спиртом и высушивали при 60°C в течение 48 ч.Example No. 1. In 10 ml of deionized water, equimolar amounts of S-sulfocamphoric acid and freshly distilled aniline were dissolved with a final concentration of 129 mM with stirring. After complete dissolution of the components, the pH of the reaction mixture was adjusted to a value of 2.8 with a solution of S-sulfocamphoric acid. To the resulting solution, 15 mg of Taunit M modified multi-walled carbon nanotubes were added. The resulting dispersion was evacuated for 10 min to increase the wettability of the internal cavities of the MWCNTs with the reaction solution and then processed in an ultrasonic bath for 3 hours. To the obtained dispersion of carbon nanotubes, potassium octocyanolybdate (4+) solution with a final concentration was added with constant stirring in the reaction medium 0.05 mmol (mmol) and stirring was continued for 5 minutes. The aniline polymerization reaction on the surface of the MWCNTs was initiated by adding laccase from the fungus Trametes hirsuta with specific activity in the reaction medium of 4 international activity units (ME) per ml. The composite material was synthesized at room temperature (20–22 ° C) under aerobic conditions with constant stirring for 24 h. As the reaction ended, the precipitate formed was separated by centrifugation at 8000 g, washed four times with deionized water, once with ethanol and dried at 60 ° C for 48 hours

Полученный композит наносили на токоотвод с использованием Нафиона в качестве связующего (содержание Нафион в смеси композит/нафион составляло 0,025 вес.%). Удельная емкость полученного композита при гальваностатическом измерении по разряду электрода при плотности тока 1,32 А/г композитного материала составляла 296 Ф/г, измеренная из циклических вольтамперограмм при скорости изменения потенциала электрода 50 мВ/с - 320 Ф/г композитного материала.The resulting composite was applied to the collector using Nafion as a binder (the Nafion content in the composite / Nafion mixture was 0.025 wt.%). The specific capacity of the obtained composite during galvanostatic measurement by the discharge of the electrode at a current density of 1.32 A / g of the composite material was 296 F / g, measured from cyclic voltammograms at an electrode potential change rate of 50 mV / s - 320 F / g of the composite material.

Пример №2. В 10 мл 0,05 м Na-цитратно-фосфатного буфера с рН 3,5 растворяли додецилбензолсульфонат натрия (ДБСNа) с конечной концентрацией 25 мм. В раствор добавляли 10 мг мМУНТ «ТаунитМ». Полученную дисперсию вакуумировали в течение 10 мин, а затем обрабатывали в течение 3 ч в ультразвуковой ванне. К полученной устойчивой дисперсии фМУНТ по каплям при постоянном перемешивании добавляли свежеперегнанный анилин с конечной концентрацией 25 мМ и доводили рН до значения 3,8 раствором H3PO4. Затем к дисперсии углеродных нанотрубок добавляли октоцианомолибдат (4+) калия с конечной концентрацией в реакционной среде 0,05 мМ. Реакцию полимеризации анилина на поверхности фМУНТ инициировали добавлением грибной лакказы с удельной активностью 4МЕ/мл в реакционной среде и оставляли при постоянном перемешивании на 24 ч. После окончания реакции проводили дедопирование полианилина 1% водным раствором аммиака при постоянном перемешивании в течение 24 ч. Осадок композита отделяли центрифугированием. Промывали 5 раз деионизированной водой и редопировали 25 мМ раствором S-сульфокамфорной кислоты. Образовавшийся осадок отделяли центрифугированием, дважды промывали деионизированной водой, а затем 1 раз этанолом и высушивали при 60°C в течение 48 ч.Example No. 2. Sodium dodecylbenzenesulfonate (DBSNa) with a final concentration of 25 mm was dissolved in 10 ml of 0.05 m Na-citrate-phosphate buffer with a pH of 3.5. 10 mg of TaunitM mMNTT was added to the solution. The resulting dispersion was evacuated for 10 minutes, and then treated for 3 hours in an ultrasonic bath. Freshly distilled aniline with a final concentration of 25 mM was added dropwise to the obtained stable dispersion of fMCNTs with constant stirring, and the pH was adjusted to 3.8 with a solution of H 3 PO 4 . Then, potassium octocyanolybdate (4+) with a final concentration in the reaction medium of 0.05 mM was added to the dispersion of carbon nanotubes. The aniline polymerization reaction on the surface of the fMCNTs was initiated by adding mushroom laccase with a specific activity of 4 IU / ml in the reaction medium and left under continuous stirring for 24 hours. After the completion of the reaction, the polyaniline was doped with 1% aqueous ammonia solution with constant stirring for 24 hours. The precipitate of the composite was separated by centrifugation. Washed 5 times with deionized water and re-doped with 25 mM S-sulfocamphoric acid solution. The precipitate formed was separated by centrifugation, washed twice with deionized water, and then 1 time with ethanol and dried at 60 ° C for 48 h.

Полученный композит наносили на токоотвод аналогично описанному в примере №1. Удельная емкость композита составляла 278 Ф/г из гальваностатических измерений при токе 1,1 А/г, а измеренная из циклических вольтамперограмм - 301 Ф/г при скорости изменения потенциала электрода 50 мВ/с.The resulting composite was applied to the collector as described in example No. 1. The specific capacitance of the composite was 278 F / g from galvanostatic measurements at a current of 1.1 A / g, and measured from cyclic voltammograms - 301 F / g at an electrode potential change rate of 50 mV / s.

Пример №3. Синтез композита проводили аналогично описанному в примере №1, но в качестве углеродной матрицы использовали сажу «Vulkan». Удельная емкость полученного образца композита, измеренная гальваностатическим методом, составляла 217 Ф/г при плотности 0,93 А/г, а методом циклической вольтамперометрии при скорости изменения потенциала электрода - 241 Ф/г при скорости изменения потенциала электрода 50 мВ/с.Example No. 3. The synthesis of the composite was carried out similarly to that described in example No. 1, but Vulkan carbon black was used as the carbon matrix. The specific capacity of the obtained composite sample, measured by the galvanostatic method, was 217 F / g at a density of 0.93 A / g, and by cyclic voltammetry at an electrode potential change rate of 241 F / g at an electrode potential change rate of 50 mV / s.

Пример №4. В 10 мл деионизированной воды, содержащей 50 мМ толуолсульфоновой кислоты, растворяли свежеперегнанный пиррол с конечной концентрацией 50 мМ. После полного растворения пиррола рН раствора доводили до значения 3,5. К полученному раствору добавляли 10 мг фМУНТ. Полученную дисперсию мМУНТ вакуумировали в течение 10 мин и затем обрабатывали в ультразвуковой ванне в течение 3 ч. Добавляли к полученной дисперсии редокс-медиатор октоцианомолибдат (4+) калия с конечной концентрацией в реакционной среде 0,1 мМ и перемешивали в течение 5 мин. Реакцию полимеризации пиррола на поверхности фМУНТ инициировали добавлением фермента лакказы с удельной активностью в реакционной среде 3 МЕ/мл. Синтез композитного материала проводили при комнатной температуре в течение 20 ч. После окончания реакции полимеризации осадок 4 раза промывали деионизированной водой и высушивали при 60° в течение 48 ч. Полученный композит наносили на токоотвод аналогично описанному в примере №1. Удельная емкость композита составляла 219 Ф/г из гальваностатических измерений при плотности тока 1,1 А/г и измеренная из циклических вольтамперограмм при скорости развертки потенциала электрода 50 мВ/с - 249 Ф/г.Example No. 4. Freshly distilled pyrrole with a final concentration of 50 mM was dissolved in 10 ml of deionized water containing 50 mM toluenesulfonic acid. After complete dissolution of the pyrrole, the pH of the solution was adjusted to a value of 3.5. To the resulting solution was added 10 mg fMCNTs. The resulting mMNTT dispersion was evacuated for 10 min and then processed in an ultrasonic bath for 3 h. Potassium octocyanomolybdate (4+) potassium with a final concentration in the reaction medium of 0.1 mM was added to the obtained dispersion and stirred for 5 min. The pyrrole polymerization reaction on the surface of the fMCNTs was initiated by the addition of a laccase enzyme with a specific activity of 3 IU / ml in the reaction medium. The synthesis of the composite material was carried out at room temperature for 20 hours. After the polymerization reaction was completed, the precipitate was washed 4 times with deionized water and dried at 60 ° for 48 hours. The resulting composite was applied to the collector as described in example No. 1. The specific capacitance of the composite was 219 F / g from galvanostatic measurements at a current density of 1.1 A / g and measured from cyclic voltammograms at an electrode potential scan rate of 50 mV / s — 249 F / g.

Claims (10)

1. Способ получения композитного материала для электрода суперконденсатора, включающий синтез электропроводящих полимеров или их замещенных производных в процессе окислительной полимеризации соответствующих мономеров на поверхности углеродных материалов, отличающийся тем, что полимеризацию проводят в присутствии растворенных в реакционной смеси фермента лакказы, кислых допантов, окислителя и редокс-медиатора ферментативной реакции.1. A method of producing a composite material for a supercapacitor electrode, including the synthesis of electrically conductive polymers or their substituted derivatives during the oxidative polymerization of the corresponding monomers on the surface of carbon materials, characterized in that the polymerization is carried out in the presence of laccase enzyme, acidic dopants, oxidizing agent and redox dissolved in the reaction mixture -mediator of the enzymatic reaction. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полимеризацию проводят при рН 3,5-4,5 и температуре 0-30°C.2. The method according to claim 1, characterized in that the polymerization is carried out at a pH of 3.5-4.5 and a temperature of 0-30 ° C. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве электропроводящих полимеров используют полианилин или полипиррол, или полиэтилентиофен.3. The method according to claim 1, characterized in that as the electrically conductive polymers use polyaniline or polypyrrole, or polyethylenethiophene. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для проведения окислительной полимеризации используют соответствующие мономеры, полученные свежей перегонкой.4. The method according to claim 1, characterized in that for the oxidative polymerization using the appropriate monomers obtained by fresh distillation. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве биокатализаторов используют грибные лакказы.5. The method according to claim 1, characterized in that mushroom laccases are used as biocatalysts. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют молекулярный кислород.6. The method according to claim 1, characterized in that molecular oxygen is used as the oxidizing agent. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве растворителей используют водные или водно-органические растворы.7. The method according to claim 1, characterized in that as solvents use aqueous or aqueous-organic solutions. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве редокс-медиатора ферментативной реакции используют соль цианидного комплекса переходного металла: октоцианомолибдат (4+), редокс-потенциал (Е0) которого равен 0,78 В относительно нормального водородного электрода (НВЭ).8. The method according to claim 1, characterized in that as a redox mediator of the enzymatic reaction, a salt of a transition metal cyanide complex is used: octocyanomolybdate (4+), the redox potential (E0) of which is 0.78 V relative to a normal hydrogen electrode (NVE) ) 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кислых допантов используют сильные неорганические кислоты, органические сульфокислоты, полисульфокислоты или их соли.9. The method according to claim 1, characterized in that strong acidic inorganic acids, organic sulfonic acids, polysulfonic acids or their salts are used as acidic dopants. 10. Способ по п.5, отличающийся тем, что для получения фермента лакказы применяют грибы, такие как Pleurotus или Phlebia или Trametes или Cerrena или Panus (Trametes hirsuta или Trametes pubescens или Trametes ochracea или Cerrena maxima или Coriolopsis fulvocinerea или Trametes versicolor или Panus tigrinus). 10. The method according to claim 5, characterized in that to obtain the laccase enzyme, fungi are used, such as Pleurotus or Phlebia or Trametes or Cerrena or Panus (Trametes hirsuta or Trametes pubescens or Trametes ochracea or Cerrena maxima or Coriolopsis fulvocinerea or Trametes versicolor or Panmetes tigrinus).
RU2012131110/04A 2012-07-23 2012-07-23 Method of producing composite material for supercapacitor electrode RU2495509C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012131110/04A RU2495509C1 (en) 2012-07-23 2012-07-23 Method of producing composite material for supercapacitor electrode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012131110/04A RU2495509C1 (en) 2012-07-23 2012-07-23 Method of producing composite material for supercapacitor electrode

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2495509C1 true RU2495509C1 (en) 2013-10-10

Family

ID=49303124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012131110/04A RU2495509C1 (en) 2012-07-23 2012-07-23 Method of producing composite material for supercapacitor electrode

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2495509C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LT6239B (en) 2015-04-17 2016-01-11 Valstybinis mokslinių tyrimų institutas Fizinių ir technologijos mokslų centras Pyrrolo bio-polymerization using redox mediator
RU2635606C2 (en) * 2016-03-15 2017-11-14 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) Hybrid material based on poly-3-amino-7-methylamine-2-methylphenazine and single-walled carbon nanotubes and method of its production
RU2665394C1 (en) * 2017-06-19 2018-08-29 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) Polymer and carbon nanotubes based hybrid electric conducting material and its production method
RU2735324C1 (en) * 2020-05-14 2020-10-30 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Омский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук (ОНЦ СО РАН) Method of modifying electrode material of a supercapacitor
RU2790858C1 (en) * 2022-06-06 2023-02-28 Акционерное общество "Элеконд" Method for manufacturing a cathode coating based on an electrically conductive polymer and a solid-state electrolytic capacitor with improved capacitive characteristics

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030077515A1 (en) * 2001-04-02 2003-04-24 Chen George Zheng Conducting polymer-carbon nanotube composite materials and their uses
US7061749B2 (en) * 2002-07-01 2006-06-13 Georgia Tech Research Corporation Supercapacitor having electrode material comprising single-wall carbon nanotubes and process for making the same
RU2318020C1 (en) * 2006-05-06 2008-02-27 Институт биохимии имени А.Н. Баха Российской академии наук Method for production of aqueous dispersion of conductive polyaniline and polysulpho acid interpolymer complex
RU2446213C2 (en) * 2010-05-24 2012-03-27 Учреждение Российской академии наук Институт биохимии им. А.Н. Баха РАН Enzymatic method of producing electroconductive polymers

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030077515A1 (en) * 2001-04-02 2003-04-24 Chen George Zheng Conducting polymer-carbon nanotube composite materials and their uses
US7061749B2 (en) * 2002-07-01 2006-06-13 Georgia Tech Research Corporation Supercapacitor having electrode material comprising single-wall carbon nanotubes and process for making the same
RU2318020C1 (en) * 2006-05-06 2008-02-27 Институт биохимии имени А.Н. Баха Российской академии наук Method for production of aqueous dispersion of conductive polyaniline and polysulpho acid interpolymer complex
RU2446213C2 (en) * 2010-05-24 2012-03-27 Учреждение Российской академии наук Институт биохимии им. А.Н. Баха РАН Enzymatic method of producing electroconductive polymers

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
E.FRACKOWIAK ET AL. Supercapacitors based on conducting polymers/nanotubes composites, Journal of Power Sources, 2006, v.153, No.2, рр. 413-418. *
E.FRACKOWIAK ET AL. Supercapacitors based on conducting polymers/nanotubes composites, Journal of Power Sources, 2006, v.153, №2, рр. 413-418. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LT6239B (en) 2015-04-17 2016-01-11 Valstybinis mokslinių tyrimų institutas Fizinių ir technologijos mokslų centras Pyrrolo bio-polymerization using redox mediator
RU2635606C2 (en) * 2016-03-15 2017-11-14 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) Hybrid material based on poly-3-amino-7-methylamine-2-methylphenazine and single-walled carbon nanotubes and method of its production
RU2665394C1 (en) * 2017-06-19 2018-08-29 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) Polymer and carbon nanotubes based hybrid electric conducting material and its production method
RU2735324C1 (en) * 2020-05-14 2020-10-30 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Омский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук (ОНЦ СО РАН) Method of modifying electrode material of a supercapacitor
RU2790858C1 (en) * 2022-06-06 2023-02-28 Акционерное общество "Элеконд" Method for manufacturing a cathode coating based on an electrically conductive polymer and a solid-state electrolytic capacitor with improved capacitive characteristics

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Boota et al. MXene—conducting polymer asymmetric pseudocapacitors
Li et al. An ultrafast conducting polymer@ MXene positive electrode with high volumetric capacitance for advanced asymmetric supercapacitors
Huang et al. In-situ modified carbon cloth with polyaniline/graphene as anode to enhance performance of microbial fuel cell
Mashkour et al. Bacterial cellulose-polyaniline nano-biocomposite: a porous media hydrogel bioanode enhancing the performance of microbial fuel cell
Wu et al. A simple and high-effective electrolyte mediated with p-phenylenediamine for supercapacitor
Qiao et al. Carbon nanotube/polyaniline composite as anode material for microbial fuel cells
CN106298284B (en) A kind of preparation method of electrically conductive polyaniline/graphene oxide composite electrode material
Qin et al. Activated carbon coated with polyaniline as an electrode material in supercapacitors
Bai et al. Non-covalent functionalization of graphene sheets by sulfonated polyaniline
Pareek et al. Exploring chemically reduced graphene oxide electrode for power generation in microbial fuel cell
Yang et al. Optimization of molecular structure and electrode architecture of anthraquinone-containing polymer cathode for high-performance lithium-ion batteries
Devadas et al. A glucose/O2 biofuel cell based on graphene and multiwalled carbon nanotube composite modified electrode
Yellappa et al. Functionalized conductive activated carbon-polyaniline composite anode for augmented energy recovery in microbial fuel cells
CN107768692B (en) Polydopamine-coated carbon nanotube-reinforced ascorbic acid/glucose fuel cell
Prakash et al. Performance of polypyrrole coated metal oxide composite electrodes for benthic microbial fuel cell (BMFC)
Naveen et al. Facile potentiostatic preparation of functionalized polyterthiophene-anchored graphene oxide as a metal-free electrocatalyst for the oxygen reduction reaction
Rębiś et al. A comparative study on the preparation of redox active bioorganic thin films based on lignosulfonate and conducting polymers
Yang et al. Boosting the anode performance of microbial fuel cells with a bacteria-derived biological iron oxide/carbon nanocomposite catalyst
Zhao et al. Hierarchical micro/nano structures of carbon composites as anodes for microbial fuel cells
RU2495509C1 (en) Method of producing composite material for supercapacitor electrode
KR20120047869A (en) Process to induce polymerization of an organic electronically conductive polymer
Ahamed et al. Biocompatible mediated bioanode prepared by using poly (3, 4-ethylene dioxythiophene) poly (styrene sulfonate)(PEDOT: PSS) and sulfonated graphene oxide integrated enzyme for biofuel cells applications
Zhu et al. Electrodeposition of graphene by cyclic voltammetry on nickel electrodes for microbial fuel cells applications
JP2017039630A (en) Porous carbon material and manufacturing method therefor
Palanisamy et al. An enzymatic biofuel cell based on electrochemically reduced graphene oxide and multiwalled carbon nanotubes/zinc oxide modified electrode