納米結構聚吡咯的脈衝合成、結構調控和儲能性能研究

《納米結構聚吡咯的脈衝合成、結構調控和儲能性能研究》是依託西安交通大學，由王傑擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：納米結構聚吡咯的脈衝合成、結構調控和儲能性能研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王傑
• 依託單位：西安交通大學

中文摘要

為緩解能源危機、環境污染和氣候惡化，可再生能源的大規模套用勢在必行，將高效儲能材料研究提升到重要的戰略高度，超級電容器的高性能綠色電極材料研製是一項有重大前景的核心支撐技術。導電聚合物各具優點，是一類潛在的電極材料，但具有難以獲得兼具超快放電速率、高面積比容量和長壽命性能的缺陷。本項目擬通過電化學脈衝無模板法合成納米結構的羊角狀聚吡咯來攻克這一難題。將系統研究羊角納米結構的形成機理和可控生長動力學，探索電化學脈衝合成對聚吡咯分子鏈結構的影響機制，研究納米結構和分子鏈結構對聚吡咯儲能性能的作用原理，建立充放電時電子/離子的傳輸模型，研究納米結構電極的動態回響特性，揭示影響聚合物電極循環壽命的關鍵因素。本項目成果不僅能夠充實納米結構材料的合成、結構與性能的理論體系，而且可以為實現高能量密度、高功率密度和長壽命的超級電容器奠定基礎，推動高效電能儲存器件與系統的發展。

結題摘要

採用脈衝電位法合成了微/納結構的“羊角狀”聚吡咯（h-PPy），通過脈衝參數調控了“羊角”微納結構的尺度、表面分布和開口狀態，設計了利用重力協助生長h-PPy的實驗並分析了其相關機理，通過h-PPy基摩擦納米發電機的脈衝輸出，實現了微/納結構聚吡咯的自驅動電化學合成，基本闡明h-PPy的微/納結構和分子鏈結構與電化學儲能性能之間的關係，大幅度提高了PPy電極材料的儲能性能，製備了具有高質量比容量，快速充放電性能和高循環穩定性的超級電容器。本項目發表研究論文21篇，其中影響因子大於10的期刊4篇。本項目培養博士研究生4名（畢業2名，在讀2名），碩士研究生5名（畢業3名，在讀2名）。