导电聚合物有序纳米结构的制备及其电容性能研究

导电聚合物具有优异的电容性能、质轻和价廉易得等优点，在超级电容器电极材料中有广阔的应用前景。本研究将针对导电聚合物结构分散性大、循环稳定性差等缺点，通过制备和调控有序的一维导电聚合物纳米结构阵列，来优化其掺杂离子的传输路径。在此基础上，将研究导电聚合物与碳纳米材料的复合技术，发挥碳纳米材料的高循环稳定性和导电聚合物高赝电容的协同效应，达到进一步提高超级电容器性能的目的。通过选择具有宽广电化学窗口的离子液体作为电解质，来避免充放电过程对电极材料的破坏，以此实现提高超级电容器循环使用寿命的目的。最后，综合考虑电极材料的结构、组成和电解质对超级电容器性能的影响，优化超级电容器的电容性能和充放电稳定性。希望通过三年的研究，在导电聚合物超级电容器电极材料制备和器件设计方面取得原创性成果，发表5篇以上高水平论文，申请专利1-2项，形成一支在新型储能材料与器件研究领域具有一定影响力的研究团队。

导电聚合物纳米结构材料是一类非常具有应用前景的超级电容器电极材料。本项目在导电聚合物一维纳米结构，特别是纳米线阵列的制备及其电容性能研究中取得较大进展。主要成果包括：.（1）导电聚合物纳米线阵列的制备和电容性能研究。通过控制导电聚合物纳米结构的成核和生长过程，利用化学或电化学方法制备了导电聚合物（聚苯胺和聚吡咯）纳米线阵列。纳米线阵列具有高比表面积和优化的离子传输路径的特性，因而具有很高的比电容、倍率性能和循环稳定性。.（2）导电聚合物纳米线阵列与碳纳米材料的多级次复合结构。通过导电聚合物纳米线阵列结构与碳纳米材料（石墨烯和碳纳米管）的复合，制备了具有较高容量与稳定性的超级电容器电极材料。进一步在石墨烯薄膜或负载碳纳米管的无尘布布基底上生长导电聚合物纳米阵列结构，制备了柔性超级电容器.（3）新概念、新结构超级电容器的设计与制备。通过器件的设计，制备了微电容器、电致变色储能智能窗和纤维状电容器等新型储能器件，这些新型器件拓宽了储能器件研究的思路，有助于进一步推动超级电容器在不同领域的应用。. 本项目培养博士研究生3名，在Adv. Mater., Energy Environ. Sci.，ACS Nano等高影响期刊上共发表论文19篇，研究成果被Chemistry World等科技媒体报道。