含氮导电聚合物纤维的自组装、复合及在室温离子液体中的电化学性能

拟采用自组装等方法，设计、制备具有高导电性能的含氮导电聚合物纳米纤维，并通过构建复合物，来增强聚合物自身在充放电过程中对膨胀和收缩的耐受性，提高其大电流充放电能力和电化学稳定性，以及实现不同类型材料之间的性能相互补偿以达到最佳性能。运用红外光谱、电镜、X-射线粉末衍射、循环伏安、充放电、电化学交流阻抗等手段，系统地探讨目标产物的形成机理及其结构与性能的关联性。考虑到非水体系电解液的应用有利于扩大电位窗口，进而提高能量密度，本项目将重点研究目标产物在新型咪唑类离子液体中的离子迁移、电荷传递、自放电和衰退机制。该项目的研究为导电聚合物及其复合物结构、尺寸和功能的调控提供科学依据。并对新型高比容量、高能量密度、高功率、较长的循环寿命、低成本、无污染的超级电容器的开发与高效利用具有重要的理论价值和实际意义。

课题组采用模板法、自组装、水热、水热辅助的反相微乳等方法合成了一系列具有零维、一维或三维纳米结构的导电聚合物及其复合材料，还采用水热法、溶胶-凝胶法、均匀沉淀法等制备了一些具有优异电容性质和储锂性能的导电聚合物衍生的碳基复合材料。表征了制备材料的组成、结构、尺寸和形貌。探索了目标材料特殊形貌的合成方法及形成机理。通过将这些材料作为工作电极，并组装成三电极体系以及组装成纽扣式电池，评价了它们的电容特性和储锂特性，同时系统地研究了电极材料的制备条件以及结构、形貌等对其比电容、倍率特性以及循环稳定性等电化学性质的影响。与此同时，制备了电位窗口大于4.0 V的1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐等离子液体，研究了材料在新型咪唑类离子液体中的离子迁移、电荷传递、自放电和衰退机制。该项目的研究为导电聚合物及其复合物以及氧化物复合物结构、尺寸和功能的调控提供科学依据。并对新型高比容量、高能量密度、高功率、较长的循环寿命、低成本、无污染的超级电容器的开发与高效利用具有重要的理论价值和实际意义。完成了项目计划的研究内容。. 项目执行期间，在国内外学术刊物上共公开发表12篇，会议论文1篇，其中SCI论文8篇。受理发明专利3项。在人才培养方面，已毕业和正在培养的研究生共6人。获新疆维吾尔自治区自然科学优秀论文奖二等奖1项，新疆大学第九届优秀成果奖一等奖。达到了项目预期的目标。