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摘 要

基于碳材料吸附多金属氧酸盐的混合电活性材料已经被开发并应用于超级电容器的电极材料。引入带正电荷的聚电解质——聚（二烯丙基二甲基氯化铵）（PDDA）将负电的多酸和碳材料组合起来，通过碳基材料吸附多酸来增加赝电容效应，我们得到了增强的电化学性能。

文章中，磷钼酸被固定在碳纸上，这种材料比纯碳纸提供了更大的电容量。我们通过控制碳纸浸泡在PDDA中的浓度、时间以及磷钼酸中的浸泡时间，利用CV和FTIR来研究电极材料的性能。我们发现，较低的PDDA浓度既能使碳纸吸附活性物质，又不影响复合电极材料的导电性，适宜的浸泡时间也会提升电容量。在一系列的对比实验中，我们初步的控制了变量并得到了复合材料，与纯碳纸相比，复合材料的比电容为0.245 F/ cm²，容量提升了45.7%。

关键词：多金属氧酸盐 超级电容器 碳纸 表面活性剂 电化学性能

Energy storage properties of

the C-H₃PMo₁₂O₄₀ composite material

ABSTRACT

Hybrid electroactive materials based on polyoxometalate‐adsorbed carbon materials have been developed as electrodes for supercapacitors. The positively charged polyelectrolyte poly (diallyldimethylammonium chloride) (PDDA) was introduced to assemble negatively charged polyoxometalates (POMs) and carbon materials. By adding pseudocapacitance to carbon substrates through deposition of POMs, enhanced electrochemical performance is obtained.

In this paper, phosphomolybdic acid H₃PMo₁₂O₄₀ (PMo₁₂) was anchored to carbon paper providing a larger capacitance than that of pure carbon paper. By controlling the concentration and soaking time of PDDA, the soaking time of PMo₁₂ , we use CV and FTIR to study the performance of the electrode materials. We found that lower concentration of PDDA can not only anchor the active substance to carbon paper，but also not affect the conductivity of the composite electrode materials, Suitable soaking time may also promotes  capacitance. In a series of contrastive experiments, we preliminary control variables and composite material is obtained. Compared with carbon paper, the specific capacitance of composite material is 0.245 F/ cm²_, increased by 45.7%.

Key Words：POMs； supercapacitor； carbon paper； surfactants； electrochemical properties

目录

摘要 I

ABSTRACT II

1.1超级电容器简介 1

1.1.1简介 1

1.1.2超级电容器分类及特点 1

1.1.3超级电容器原理 2

1.2多酸/碳基超级电容器研究现状 4

1.3超级电容器发展前景 5

1.4选题意义 5

1.5研究内容及分析方法 6

第二章 C/H₃PMo₁₂O₄₀电极材料的制备 7

2.1引言 7

2.2实验过程 9

2.2.1实验药品 9

2.2.2实验仪器 9

2.2.3制备C/H₃PMo₁₂O₄₀电极材料 9

第三章 C/H₃PMo₁₂O₄₀材料的表征与性能测试 12

3.1电极材料的傅里叶红外光谱（FTIR）测试 12

3.2电极材料的循环伏安（CV）测试 14

结论 19

参考文献 20

致谢 25

第一章 综述

1.1超级电容器简介

1.1.1简介

现在石油资源已经十分缺少了，并且燃烧石油的产生的尾气对环境的污染也日益严重，新型能源装置的研究迫在眉睫。混合动力、化学电池产品的研究与开发已经进行了，但是由于它们的弱点过于致命，例如使用寿命短、温度特性差、污染环境、造价高等等，人们仍在寻求更好的替代品。而我们发现超级电容器可以避免这些缺点,并用来替代传统的化学电池用于车辆的电源和能源，而且还有更广泛的用途。正因为如此，世界各国都在对超级电容器的开发投入大量资本。

超级电容器是一种介于普通电容器和化学电池之间的储能器件。它兼具两者的优点,例如功率密度和能量密度高、循环寿命更长、充放电可快速进行，可以在大电流下瞬间放电、环境零污染。超级电容器在众多的领域有广泛的应用，包括国防、军工以及电动汽车、电脑、移动通信等民用领域， 因而受到了世界各国， 尤其是发达国家的高度重视^[1]。

1.1.2超级电容器分类及特点

从大的方面来说，超级电容器可分为电化学超级电容器和电介质超级电容器两大类。根据不同的使用电极，超级电容器的分类为：(1) 碳电极电容器； (2) 贵金属氧化物电极电容器（二氧化锰）；(3) 导电聚合物电容器（聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺^[2]）^[3]。按储能的机理划分，超级电容器分为： “双电层电容器” 和“法拉第准电容” ，由过渡金属和过渡金属氧化物电极等组成。根据超级电容器的结构及电极上发生反应的不同，又可分为对称型和非对称型^[4]。特点：(1) 功率密度高；(2) 充放电速度快；(3) 使用寿命长；(4) 温度特性好；(5) 免维护；(6) 环境友好^[5]。

1.1.3超级电容器原理

1.电化学超级电容器

图1 电化学超级电容器的结构图

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