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瑞禧定制聚丙烯腈系列--聚丙烯腈PAN-b-PMMA嵌段共聚物用于制备电极材料

时间:2021-04-09 15:31:29       浏览:744

西安瑞禧定制供应-亲水性线型/多元/支化/三元/聚丙烯腈共聚物,及多种聚丙烯腈嵌段共聚物。欢迎点击咨询。

 

利用聚丙烯腈-b-聚甲基丙烯酸甲酯PAN-b-PMMA的嵌段共聚物制备具有均匀介孔的碳纳米纤维。该碳纤维作为赝电容器电极材料基底,在电极中同时实现了高载量的活性物质以及极低的电子/离子传导阻力。

 

 

利用嵌段共聚物的自组装,从分子层面上设计了多孔赝电容电极基底材料,并同时获得了通常互斥的两个电极性能——高载量和快速离子、电子传输能力。利用可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)合成了PAN-b-PMMA嵌段共聚物,然后利用静电纺丝技术将PAN-b-PMMA转化为聚合物纤维。在第一步加热(280°C)过程中,PAN-b-PMMA 发生相分离并实现纳米级自组装,形成了无规则双连续的PAN和PMMA相。

 

同时,空气中的氧气促进PAN分子间成环交联从而保证了高碳产率。后续高温灼烧将PAN碳化生成相连的碳纤维骨架,而PMMA则完全分解形成互相联通的介孔。不同于传统的PAN以及通过软、硬模板法制备的碳纤维,由PAN-b-PMMA生成的多孔碳纤维的介孔孔径均一,孔孔相互联通,且均匀分布于整个碳纤维 。该独特的孔结构使得该多孔碳纳米纤维成为高性能赝电容电极基底材料。大量的介孔为附载高质量的赝电容活性材料提供了丰富的活性表面;连续的碳骨架为电子提供了快速的传导通道;相互连通的介孔有利于赝电容活性材料在碳纤维内部沉积并加速离子在孔内的传导。

 

将所制得的多孔碳纳米纤维置于高锰酸钾溶液中浸泡,从而在纤维表面及内部沉积上二氧化锰(MnO2)纳米片——一种高性能、低成本的赝电容活性材料。整个电极的活性物质(包括碳纤维和MnO2质量)达7 mg/cm2, 具备商业应用潜力。

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