碳纤维/聚苯胺/纳米纤维素复合超级电容器电极的制备开题报告

1. 研究目的与意义

研究目的：制备出纳米纤维素、聚苯胺和碳纤维并将其复合制得纳

米纤维素/聚苯胺/碳纤维制备超级电容器，对其性能进行分析和表征。

研究意义：超级电容器是一种新型的绿色储能容器，在世界各个地区都有极其广泛的运用。其以充电时间短，使用寿命长，环保节能等特点备受各个领域的关注。而用竹粉所制得的纤维素，价格低廉，环保，正与世界绿色经济的发展趋势相吻合。聚苯胺也是高分子化合物的一种，具有特殊的电学、光学性质，经掺杂后可具有导电性及电化学性能。碳纤维有很好的导电性和力学性能碳纤维的轴向强度和模量高，无蠕变，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间同时它还具有良好的力学性能。

2. 国内外研究现状分析

（1）超级电容器又称电化学电容器，产业化最早开始于20世纪80年代，用于1980年nec/tokin以及1987年的三菱，松下等产品。到目前为止，超级电容器的需求量已经超过2亿，而中国市场需求已经达到了2150万只，并且每年在以50%的速度增长，亚太地区增长速度更是达到了90%。作为一种新型的绿色储能元件，在新能源的技术，武器，汽车等反面有极其广阔的应用前景。超级电容器不同于传统的化学电源，它可以全部或者部分的替代原来的电池，它是一种介于电池和电容器之间的，具有特殊性能的电源，主要通过双电层和氧化还原存储电能。其中，双电层原理在其储能的过程中不发生化学反应，这种过程是可逆的，因此，超级电容器的充放电次数被提升至几十万次。而氧化还原反应可以为超级电容器提供很大的电容量，综合以上，超级电容器具有充电时间短，使用寿命长，工作温度范围宽，绿色环保和节约能源等特点。

（2）聚苯胺的研究现状20世纪80年代，macdiarmid对聚苯胺作了系统研究。并提出这种导电聚合物在高能电池中很有应用前景。随后诸多科研工作者对聚苯胺的基础理论工作进行了深入研究,到目前为止,聚苯胺的链结构、导电机理、掺杂反应等重要问题已基本得到阐明

（3）碳纤维 纳米碳纤维作为新型的碳材料，不仅具有传统多孔炭的固有特性，其优异的电子导电性，高的比表面积，良好的化学稳定性和温度稳定性，还具有大比表面效应和量子尺寸效应等，因此，他在

3. 研究的基本内容与计划

（1）通过化学与机械处理相结合的方法制备纳米纤维素，通过傅里叶红外分析仪分析化学、机械处理过程中纤维素元素成分的变化，通过扫描电镜分析纤维素的形态变化；

（2）利用原位聚合法制备聚苯胺并对其微观结构进行分析；

（3）购买碳纤维材料；

4. 研究创新点

（1）聚苯胺据以良好的光学性质、磁性质、结构特征和导电性。掺杂态聚苯胺可用碱进行反掺杂,且掺杂与反掺杂完全可逆的。

（2）目前研究出的电极材料往往电容值较小，远低于理论值，碳纤维不仅具有传统多孔炭的固有特性，其优异的电子导电性，高的比表面积，良好的化学稳定性和温度稳定性，还具有大比表面效应和量子尺寸效应。