5-磺基水杨酸掺杂聚吡咯/ZIF67复合材料的超电容性能

作者：李文青; 王艺锟; 王全璐; 张婷婷; 韩永芹^*

来源：复合材料学报, 2022, 39(12): 5803-5815.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20211216.003

• 磺基水杨酸
• 聚吡咯
• Z8
• 复合材料
• 超级电容器

为充分利用金属-有机框架化合物(MOF)丰富的多孔结构与导电聚合物的独特掺杂结构，研究掺杂剂对MOF/导电聚合物复合材料的结构及电化学性能的影响，以实现稳定的化学掺杂。通过调控Co2+与2-甲基咪唑的摩尔配比常温反应制备得到三维花状结构的ZIF-67(命名为Z8)；利用简便的原位聚合反应制备得到5-磺基水杨酸(5-SSA)掺杂聚吡咯(PPy)/Z8复合材料。Z8的引入能在一定程度上减少PPy微球的堆积，其与5-SSA之间的多重氢键、共轭效应等有利于PPy实现稳定的化学掺杂，其有利于电子及电解质离子的快速传输，并为PPy提供支撑。电化学测试结果表明，所有的复合材料中，PPy/10wt%Z8可获得最佳的电化学性能，其在1 A·g-1的电流密度下的比电容可达300 F·g-1。以PPy/10wt%Z8为正极，活性炭为负极，柔性碳布作为支撑体，聚乙烯醇(PVA)-H2SO4为电解质组装得到柔性非对称超级电容器，在1 mA·cm-2的电流密度下，其比电容为200 mF·cm-2，能量密度为71μW·h·cm-2，功率密度为800μW·cm-2，并且在10 mA·cm-2电流密度下循环10 000次后，器件的电容保持率为80.2%，表现出良好的超电容特性。

• 单位
  山东科技大学