三明治结构二维层状TMDs/导电PEDOTs纳米复合材料的可控制备及电化学性能

基本信息
批准号:51762020
项目类别:地区科学基金项目
资助金额:38.00
负责人:段学民
学科分类:
依托单位:江西科技师范大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:文阳平,王金涛,陈帅,牛俊龙,柴可可,左银秀,叶国,邢华坤,李丹琴
关键词:
聚(34乙撑二氧噻吩)协同作用机制三明治结构过渡金属硫属化合物电化学性能
结项摘要

Two-dimensional layered transition metal dichalcogenides (TMDs) have recently triggered worldwide research interest in the field of high performance electrode materials due to their remarkable optical, electronic, magnetic and electrochemical properties. However, they have some shortcomings such as their low capacitive behavior and poor conductivity. TMDs are expected to improve the performances by composite with conducting polymers. This project is designed to controllable prepare sandwich-structured two-dimensional layered TMDs/PEDOTs nanocomposites using the monomers of 3,4-ethylenedithiathiophene (EDOTs) with different functional groups and the EDOTs which can obtain high stability flexible self-supporting films, and their corresponding conducting polymers (PEDOTs) to assisted exfoliate TMDs, to test the capacitive and sensing properties of the nanocomposites and to fabricate the supercapacitors and sensors possessing high performances. The relationships between surface/interface microstructure of TMDs/PEDOTs nanocomposites and their properties will be systematically studied, and the influence and synergy mechanism of PEDOTs and TMDs on the structure, morphology, electrical conductivity, flexibility, electrochemical stability, capacitance characteristic and electrocatalytic property of the nanocomposites and their devices will be explored. In the project, the stability, dispersion, conductivity, flexibility, capacitive and sensing performance of TMDs will be improved. These will provide valuable theoretic foundation and experimental support for the fabrication and application of high performance two-dimensional layered inorganic nanocomposites and their organic/inorganic composite semiconductors.

二维层状过渡金属硫属化合物(TMDs)因其独特的光电磁及电化学等优异性能成为高性能电极材料研究的热点,但存在电容性能较低及导电性较差等缺陷,与导电高分子材料复合有望改善其性能。本项目拟采用含不同官能团的3,4-乙撑二氧噻吩(EDOTs)及可获得具有高稳定性柔性自支撑膜的EDOTs及其聚合物PEDOTs辅助剥离TMDs,可控制备三明治结构二维层状TMDs/PEDOTs纳米复合材料,并对其电容性能和传感性能进行测试,构筑高性能超级电容器件和传感器件。系统研究TMDs/PEDOTs纳米复合材料的表界面微观结构、成分与性能之间的关系,阐明PEDOTs与TMDs对TMDs/PEDOTs纳米复合材料的结构、形貌和性能及其器件的影响规律和协同作用机制,赋予TMDs高的稳定性、电容性能和传感性能。本项目的研究将为高性能二维层状无机纳米复合材料及其有机无机复合半导体材料的制备和应用提供理论依据和实验指导。

项目摘要

二维层状过渡金属硫属化合物(TMDs)因其独特的光电磁及电化学等优异性能成为高性能电极材料研究的热点,但存在电容性能较低及导电性较差等缺陷,与导电高分子材料复合有望改善其性能,已引起国内外广泛关注。. 本项目合成了EDOT衍生物和类似物等EDOTs单体,对化合物结构与性能进行了表征;采用电化学聚合或化学聚合方法,将获得的EDOTs单体聚合制备了PEDOTs,并对其结构与性能进行了表征;运用各种方法制备了层状TMDs,研究了其制备方法,并测试了其电容性能;采用各种方法制备了三明治结构二维层状TMDs/PEDOTs纳米复合材料,结合形貌、成分、结构、电容性能和传感性能测试,优化了复合材料的制备方法;研究了各种因素如制备方法、复合条件、成分结构等对复合材料性能的影响规律,探索了PEDOTs与TMDs对TMDs/PEDOTs纳米复合材料结构和性能的协同作用机制;研究了所制备三明治结构二维层状TMDs/PEDOTs纳米复合材料构建的超级电容器器件和传感器件。除此之外,还对上述EDOT衍生物的电化学或化学聚合行为以及其聚合物的性能进行了研究,对其修饰电极的电容性能和传感性能进行了评测。. 利用二维层状结构比表面积大和孔隙率高等特点,解决了导电聚合物固有的缺陷,提高了导电聚合物的水分散性与可加工性能;向导电高分子的电化学聚合过程中引入二维层状材料,通过导电聚合物的依附与包裹,TMDs易于堆叠和团聚的情况有较大改善,实现了材料的功能互补与优化,复合材料的导电性与稳定性均显著提升;利用导电聚合物和TMDs各自独特的物理化学特性以及它们相互作用机制提高了复合材料的电化学传感性能与电容性能,提出了复合材料的性能提高机理和各因素的影响规律。. 本项目的研究将为高性能二维层状无机纳米复合材料及其有机无机复合半导体材料的制备和应用提供理论依据和实验指导

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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