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反蛋白石聚吡咯負(fù)極材料的原電池的制備方法

文檔序號:7161161閱讀:412來源:國知局
專利名稱:反蛋白石聚吡咯負(fù)極材料的原電池的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種離子液體摻雜的反蛋白石聚吡咯負(fù)極材料的制備以及基于該負(fù)極材料的原電池的構(gòu)建。在原電池中,正負(fù)半電池中的電解液均為PH為7. 0的磷酸緩沖溶液(PBS)。
背景技術(shù)
聚吡咯是一種常用的導(dǎo)電聚合物,具有穩(wěn)定性好,電化學(xué)比電容高和導(dǎo)電性強等特性,可以作為一種良好的電極材料。反蛋白石也因其巧妙的三維結(jié)構(gòu)以及特殊的性質(zhì)而廣受關(guān)注。聚吡咯膜一般用于電池正極材料,將聚吡咯或者聚吡咯復(fù)合物的粉末,涂布在電極上。而本發(fā)明提出直接在電極上合成離子液體摻雜的聚吡咯的反蛋白石結(jié)構(gòu),并將其用于原電池的構(gòu)建。在原電池中,離子液體摻雜的反蛋白石聚吡咯作為負(fù)極,正極為鉬片。電池電解液污染問題一直是社會關(guān)注的焦點,而本發(fā)明構(gòu)建的原電池,在正負(fù)半電池中,電解液均為中性磷酸緩沖溶液(PBS),成功解決了傳統(tǒng)強酸強堿電解液的環(huán)境污染問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對難以通過電化學(xué)法合成反蛋白石聚吡咯的技術(shù)問題,提出一種合理的電化學(xué)合成反蛋白石聚吡咯的方法,并按這個方法得到的電極材料構(gòu)建原電池。為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提出一種合成反蛋白石聚吡咯的方法,它由制備二氧化硅球的蛋白石模版,和在此模版上用電化學(xué)法合成[anim]PF6摻雜的反蛋白石聚吡咯兩步組成。反蛋白石聚吡咯負(fù)極材料的原電池的制備方法,該方法具有以下工藝過程
a.反蛋白石聚吡咯負(fù)極材料的制備采用覆蓋二氧化硅球蛋白石模板的金片為工作電極,參比電極和對電極分別為Ag/Ag+的電極和Pt絲電極,組成的三電極體系,電解液為包含0. IM[BmimJPF6和0. IM吡咯單體的乙腈溶液,并在一電勢范圍(-0. 5V 0. 7V)進行循環(huán)伏安電勢掃描。再通過HF去除硅球,得到了 [aiiim]PF6摻雜的反蛋白石聚吡咯膜;
b.反蛋白石聚吡咯膜構(gòu)建原電池構(gòu)建原電池負(fù)極為[aiiim]PF6反蛋白石聚吡咯膜, 正極為鉬絲;正極和負(fù)極的半電池中電解液均為PH=7的磷酸緩沖溶液,并將正極和負(fù)極的半電池用KCl鹽橋連接。第一步為垂直沉積法合成二氧化硅球的蛋白石模版。實驗所用的二氧化硅直徑為 0. 25mm,用到的實驗金片為在石英噴涂200nm厚的金片。金片在使用前,先用丙酮,乙醇,去離子水沖洗數(shù)次,接著將它垂直懸掛在一定濃度的含單分散二氧化硅球的乙醇溶液中,恒溫下持續(xù)48小時,完成二氧化硅球在金片上的自組裝。第二步為電化學(xué)法合成[aiiim]PF6摻雜的反蛋白石聚吡咯膜。吡咯在使用前先進行減壓蒸餾處理,并通過三電極系統(tǒng)的循環(huán)伏安聚合法進行電聚合。本實驗用覆蓋蛋白石模板的金片作為工作電極來組成三電極體系,參比電極和對電極分別為Ag/Ag+的電極和Pt 絲電極,電解液為包含0. IM[BmimJPF6和0. IM吡咯單體的乙腈溶液,并在一定的電勢范圍進行循環(huán)伏安電勢掃描。再通過HF去除硅球,得到了 [aiiim]PF6摻雜的反蛋白石聚吡咯膜。構(gòu)建原電池的主要步驟為負(fù)極為[Bmim]PF6·雜的反蛋白石聚吡咯膜,正極為鉬絲。正極和負(fù)極的電解液均為PH 7.0的PBS,并將正極和負(fù)極的電解池用KCl鹽橋連接。 電池在室溫下運行。本發(fā)明上述的[aiiim]PF6摻雜反蛋白石聚吡咯膜的制備方法,與現(xiàn)有技術(shù)相比,能夠既環(huán)保又快捷的制備出高質(zhì)量的聚合物膜,且反應(yīng)條件溫和,成本低,膜厚可以通過改變沉積電位來控制。本發(fā)明設(shè)計的原電池在正負(fù)半電池中,電解液均為PH7. 0的PBS,成功解決了傳統(tǒng)強酸強堿電解液的環(huán)境污染問題。


圖1為[aiiim]PF6·雜反蛋白石聚吡咯的掃描電鏡圖。圖2為構(gòu)建的原電池的效果圖。圖中的數(shù)字標(biāo)號為(1)ρΗ =7.0的0.1 M PBS溶液;(2)鉬電極;(3)離子液體摻雜的反蛋白石聚吡咯電極;(4)金片上的絕緣帶;(5) KCl 鹽橋;(6)輸氣管;(7)導(dǎo)線。圖3為[aiiim]PF6·雜反蛋白石聚吡咯在PBS中的循環(huán)伏安圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)說明 實施例一具體步驟如下
第一步為垂直沉積法合成二氧化硅球的蛋白石模版。實驗所用的二氧化硅直徑為 0. 25mm,用到的實驗金片為在石英噴涂200nm厚的金片。金片在使用前,先用丙酮,乙醇,去離子水沖洗數(shù)次,接著將它垂直懸掛在一定濃度的含單分散二氧化硅球的乙醇溶液中,恒溫下持續(xù)48小時,完成二氧化硅球在金片上的自組裝。第二步為電化學(xué)法合成[aiiim]PF6摻雜的反蛋白石聚吡咯膜。吡咯在使用前先進行減壓蒸餾處理,并通過三電極系統(tǒng)的循環(huán)伏安聚合法進行電聚合。本實驗用覆蓋蛋白石模板的金片作為工作電極來組成三電極體系,參比電極和對電極分別為Ag/Ag+的電極和Pt 絲電極,電解液為包含0. IM[BmimJPF6和0. IM吡咯單體的乙腈溶液,并在一定的電勢范圍 (-0.5V 0.7V)進行循環(huán)伏安電勢掃描。再通過HF去除硅球,得到了 [aiiim]PF6·雜的反蛋白石聚吡咯膜。構(gòu)建原電池的主要步驟為負(fù)極為[Bmim]PF6·雜的反蛋白石聚吡咯膜,正極為鉬絲。正極和負(fù)極的電解液均為PH 7.0的PBS,并將正極和負(fù)極的電解池用KCl鹽橋連接。 電池在室溫下運行。
權(quán)利要求
1.反蛋白石聚吡咯負(fù)極材料的原電池的制備方法,其特征在于該方法具有以下工藝過程a.反蛋白石聚吡咯負(fù)極材料的制備采用覆蓋二氧化硅球蛋白石模板的金片為工作電極,參比電極和對電極分別為Ag/Ag+的電極和Pt絲電極,組成的三電極體系,電解液為包含0. IM[BmimJPF6和0. IM吡咯單體的乙腈溶液,并在-0. 5V 0. 7V電勢范圍進行循環(huán)伏安電勢掃描;再通過HF去除硅球,得到[aiiim]PF6摻雜的反蛋白石聚吡咯膜;b.反蛋白石聚吡咯膜構(gòu)建原電池構(gòu)建原電池負(fù)極為[aiiim]PF6反蛋白石聚吡咯膜, 正極為鉬絲;正極和負(fù)極的半電池中電解液均為PH=7的磷酸緩沖溶液,并將正極和負(fù)極的半電池用KCl鹽橋連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備離子液體摻雜的反蛋白石聚吡咯負(fù)極材料以及基于該負(fù)極材料的原電池的構(gòu)建的方法。該方法是采用覆蓋二氧化硅球蛋白石模板的金片為工作電極,參比電極和對電極分別為Ag/Ag+的電極和Pt絲電極,電解液為包含0.1M[Bmim]PF6和0.1M吡咯單體的乙腈溶液,進行循環(huán)伏安電勢掃描;通過HF去除硅球,得到[Bmim]PF6摻雜的反蛋白石聚吡咯膜;構(gòu)建原電池負(fù)極為[Bmim]PF6反蛋白石聚吡咯膜,正極為鉑絲;電解液均為pH=7的磷酸緩沖溶液,并將正極和負(fù)極的半電池用KCl鹽橋連接。此種方法制備的負(fù)極材料具有電化學(xué)活性高,穩(wěn)定性好的優(yōu)點。同時,此種方法構(gòu)建的原電池也成功解決了傳統(tǒng)強酸強堿電解液的環(huán)境污染問題。
文檔編號H01M4/08GK102340010SQ201110301050
公開日2012年2月1日 申請日期2011年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月9日
發(fā)明者孫麗寧, 安明, 施利毅, 董琪琪, 顏蔚 申請人:上海大學(xué)
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