D0I:10.13374/i.issm1001053x.2010.0A.014 第32卷第4期 北京科技大学学报 Vol32 No 4 2010年4月 Journal ofUniversity of Science and Technobgy Bejjing APr 2010 电沉积聚苯胺纳米线及其电化学性质 聂景涛12”郭敏2)张梅2》刁 鹏D 1)北京航空航天大学材料科学与工程学院。北京1000832)北京科技大学治金与生态工程学院。北京100083 摘要采用恒电流法在不同浓度的苯胺与1m0例F高氯酸的混合溶液中，在氧化钢锡(O)导电玻璃基底上制备了聚苯 胺纳米线.系统研究了苯胺浓度、合成时间对其形貌及电化学性能的影响.S田M结果显示，在不同条件下制得的聚苯胺为线 状，直径大约在100~500四采用恒电流充放电、循环伏安和交流阻抗谱对聚苯胺纳米线电极的电化学性能进行了表征.结 果表明，其在3mo4L1NHC和2mo4I1ZC】的混合溶液中恒电流充放电（电压范围一0.2~05V)的比容量最高可达 7467Fg1 关键词聚苯胺：纳米线：电沉积；比容量；超级电容器 分类号063321 E lectrodeposition of polyan ilne nanow ires and their e lectrochem ical properties NE Jing_to 2.GO M ZHANGMe.DIAO Peng) 1)SchoolofMatenals Science and Engneering Beijing University of Aeronautics and Astronautics Beijing 100083 China 2)SchoolofMeta llugical and Ecobgical Engmneering Unversit of Science and Technopgy Be ijng Beijing 100083 Chna ABSTRACT PoManiline PAND nanowires on indium tn oxides IIO)conductng gass substrates were syn tesized by means of a gaNvanostatic method from an aqueous solution of 1 0mo I-HCD and different concentations of an iline monomer The effects of an iline concen tration and syn thesis time on their morphology and electrocemical perfomance were systmatically investgaed Scan ning electronm icroscopy SEM)revealed that PANI synthesized n d ifferent canditonswas a wire n shape w ith differentd imeters of 100 500nm E ectrochem ical characterization of the PANIelectrode was perfomed n an aqueous souton of3 moi I NH.Cl and 2 mo I ZrC]by galvanostatic chargedischarge cyclic voltamety (CV)and electochem ical mpedance spectoscopy (EIS).A h gh specific capacitance of 746.7Fg was obtained w ithn the potential range of-0.2 0 5V KEY WORDS polyan ilne nanow irg electodepositpn specific capacitance supercapacior 聚苯胺(PAND是一种常见的导电高分子材料， 而受到很大关注.目前，一维纳米结构的聚苯胺可 因其原料易得，制备方法简便具有良好的化学稳定 以通过多种方法得到.M等最近报道用模板法 性、导电性和氧化还原可逆性而深受人们重视. 合成了比容量达428F。g的聚苯胺纳米线； 目前，聚苯胺己被广泛应用在二次电池、燃料电池、 Abdelaziz和Yan3用化学法，以碘酸氢钾 超级电容器、离子传感器、生物传感器、电化学催化 (KH(D)2)和次氯酸钠为氧化剂合成了直径约 和防腐蚀等方面.在超级电容器电极材料方面，与 50m的聚苯胺纳米线：Ln等4用电化学沉积法 炭和金属氧化物相比，导电高聚物具有合成简便，造 得到了直径小于100m的聚苯胺纳米线阵列.虽 价低廉的优势，因此聚苯胺具有很大的应用潜力. 然电化学方法制备聚苯胺的生产成本高且不宜大规 由于一维纳米结构高分子的表面交互作用，尺 模生产，但得到的聚苯胺纯度高且形貌易于控制. 寸效应，较好的热稳定性、化学稳定性以及高电导率 本文采用三步恒电流法，以)导电玻璃为基 收稿日期：2009-08-18 基金项目：国家自然科学基金资助项目(N950872011.N950672006):新世纪优秀人才支持计划资助项目(N0NCET-08-一0723) 作者简介：聂景涛(1986-，男，硕士研究生；郭敏(1968，女，副教授.博土，Em1om@meⅡuse!m第 32卷 第 4期 2010年 4月 北 京 科 技 大 学 学 报 JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijing Vol.32 No.4 Apr.2010 电沉积聚苯胺纳米线及其电化学性质 聂景涛 1, 2) 郭 敏 2) 张 梅 2) 刁 鹏 1) 1)北京航空航天大学材料科学与工程学院, 北京 100083 2)北京科技大学冶金与生态工程学院, 北京 100083 摘 要 采用恒电流法在不同浓度的苯胺与 1mol·L-1高氯酸的混合溶液中, 在氧化铟锡 (ITO)导电玻璃基底上制备了聚苯 胺纳米线.系统研究了苯胺浓度、合成时间对其形貌及电化学性能的影响.SEM结果显示, 在不同条件下制得的聚苯胺为线 状, 直径大约在 100～ 500nm.采用恒电流充放电、循环伏安和交流阻抗谱对聚苯胺纳米线电极的电化学性能进行了表征.结 果表明, 其在 3mol·L-1 NH4Cl和 2 mol·L-1 ZnCl2 的混合溶液中恒电流充放电(电压范围 -0.2 ～ 0.5V)的比容量最高可达 746.7 F·g-1. 关键词 聚苯胺;纳米线;电沉积;比容量;超级电容器 分类号 O633.21 Electrodepositionofpolyanilinenanowiresandtheirelectrochemicalproperties NIEJing-tao1, 2) , GUOMin2) , ZHANGMei2) , DIAOPeng1) 1)SchoolofMaterialsScienceandEngineering, BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics, Beijing100083, China 2)SchoolofMetallurgicalandEcologicalEngineering, UniversityofScienceandTechnologyBeijing, Beijing100083, China ABSTRACT Polyaniline(PANI)nanowiresonindiumtinoxides(ITO)conductingglasssubstratesweresynthesizedbymeansofa galvanostaticmethodfromanaqueoussolutionof1.0mol·L-1 HClO4 anddifferentconcentrationsofanilinemonomer.Theeffectsof anilineconcentrationandsynthesistimeontheirmorphologyandelectrochemicalperformanceweresystematicallyinvestigated.Scan￾ningelectronmicroscopy(SEM)revealedthatPANIsynthesizedindifferentconditionswasawireinshapewithdifferentdiametersof 100 to500nm.ElectrochemicalcharacterizationofthePANIelectrodewasperformedinanaqueoussolutionof3mol·L-1 NH4Cland2 mol·L-1 ZnCl2 bygalvanostaticcharge-discharge, cyclicvoltammetry(CV)andelectrochemicalimpedancespectroscopy(EIS).A highspecificcapacitanceof746.7F·g-1 wasobtainedwithinthepotentialrangeof-0.2 to0.5V. KEYWORDS polyaniline;nanowire;electrodeposition;specificcapacitance;supercapacitor 收稿日期:2009--08--18 基金项目:国家自然科学基金资助项目(No.50872011, No.50672006);新世纪优秀人才支持计划资助项目(No.NCET--08--0723) 作者简介:聂景涛(1986— ), 男, 硕士研究生;郭 敏(1968— ), 女, 副教授, 博士, E-mail:guomin@metall.ustb.edu.cn 聚苯胺 (PANI)是一种常见的导电高分子材料 , 因其原料易得,制备方法简便, 具有良好的化学稳定 性 、导电性和氧化 --还原可逆性 [ 1] 而深受人们重视 . 目前, 聚苯胺已被广泛应用在二次电池 、燃料电池 、 超级电容器 、离子传感器 、生物传感器、电化学催化 和防腐蚀等方面.在超级电容器电极材料方面 ,与 炭和金属氧化物相比 ,导电高聚物具有合成简便、造 价低廉的优势,因此聚苯胺具有很大的应用潜力. 由于一维纳米结构高分子的表面交互作用 ,尺 寸效应 ,较好的热稳定性、化学稳定性以及高电导率 而受到很大关注 .目前, 一维纳米结构的聚苯胺可 以通过多种方法得到.Mi等 [ 2] 最近报道用模板法 合成了比 容量 达 428 F· g -1 的 聚苯胺 纳米 线; Abdelaziz和 Yang [ 3] 用 化 学 法, 以 碘 酸 氢 钾 (KH(IO3)2)和次氯酸钠为氧化剂合成了直径约 50 nm的聚苯胺纳米线;Liang等 [ 4] 用电化学沉积法 得到了直径小于 100 nm的聚苯胺纳米线阵列.虽 然电化学方法制备聚苯胺的生产成本高且不宜大规 模生产,但得到的聚苯胺纯度高且形貌易于控制 . 本文采用三步恒电流法, 以 ITO导电玻璃为基 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2010.04.014