Список сокращений
Введение
1. Обзор литературы
1.1. Электрохимические суперконденсаторы…………………………………….6
1.1.1. Электрохимические двойнослойные конденсаторы………………………7
1.1.2. Псевдоконденсаторы
1.2. Синтез и свойства WO3
1.2.1. Общая характеристика WO3…………………………………………9
1.2.2. Емкостные свойства WO3……………………………………………12
1.2.3. Электрохимические способы синтеза WO3………………………...14
1.3. Синтез и исследование композитов проводящих полимеров с WO3………15
1.3.1. Композиты WO3/PANI…
1.3.2. КомпозитыWO3/PEDOT
1.3.3. PEDOT:PSS - WO3
1.4. Заключение и постановка задачи исследования……………….……………25
2. Методы исследования и методика эксперимента
2.1. Электрохимические методы исследования материалов для суперконденсаторов
2.1.1 Циклическая вольтамперометрия
2.1.2.Гальваностатический заряд/разряд………………………………….29
2.1.3. Исследование структуры. Сканирующая электронная микроскопия
2.2. Методика эксперимента
2.2.1. Используемые реактивы
2.2.2. Условия электрохимических исследований………………………..33
3. Результаты и их обсуждение…
3.1. Электрохимический синтез пленок полимера PEDOT, WO3 и композита PEDOT/WO3
3.1.1. Синтез пленок PEDOT………………………………………………35
3.1.2. Электрохимический синтез пленок WO3 и композитных пленок PEDOT/WO3
3.1.3 Влияние толщины пленки PEDOT на осаждение WO3……………40
3.2. Сканирующая электронная микроскопия…………………………………..41
3.3. Вольтамперометрические исследования пленок WO3 и композитных пленок PEDOT/WO3
3.3.1. Вольтамперометрическое исследование пленок WO3……………46
3.3.2. Вольтамперометрическое исследование пленок PEDOT/WO3..…47
3.3.3. Влияние толщины пленки PEDOT на электрохимические характеристики композитов PEDOT/ WO3
3.4. Исследование пленок методом кривых гальваностатического заряда–разряда
4. Заключение и выводы
5. Список использованной литературы
Электрохимическое хранение энергии играет важную роль в нашей повседневной жизни, так как оно широко используется в портативных электронных устройствах, системах цифровой коммуникации и в транспортных средствах. Хотя чаще всего используются батареи, в последние годы нашли применение и электрохимические конденсаторы благодаря их способности к быстрому накоплению и эффективной поставке электрической энергии. В случае мгновенного пуска или рекуперативного торможения в транспортных средствах и промышленном оборудовании электрохимические конденсаторы являются лучшим способом для хранения энергии, чем батареи.
Суперконденсаторы, мощность которых обусловлена обратимыми поверхностными электродными реакциями, имеют гораздо более высокую плотность энергии, чем электрические двухслойные конденсаторы. Поэтому разработка высокопроизводительных псевдоемкостных материалов является перспективным способом повышения плотности энергии электрохимических конденсаторов.
Оксиды переходных металлов являются наиболее широко изученным классом псевдоемкостных материалов для электрохимических конденсаторов с высокой емкостью. Использование тонких пленок оксидов металлов с наноразмерной пористостью для различных электрохимических применений является предметом растущего интереса. Были исследованы различные материалы оксидов переходных металлов (рутения, марганца, железа, ванадия, молибдена и др.). Оксид вольфрама (WO3) привлекает внимание исследователей благодаря низкой цене и широким функциональным возможностям.
Проводящий полимер поли-3,4-этилендиокситиофен (PEDOT), за счет положительного заряда в своем проводящем состоянии, стабилизирует анионные формы вольфраматов. Комбинация таких двух хорошо управляемых электроактивных компонентов позволяет получить материалы, характеризующиеся высокой динамикой распространения заряда и быстрыми окислительно-восстановительными реакциями. Таким образом, этот органо-неорганический гибридный материал обладает многообещающими свойствами для эффективного накопления заряда, особенно в отношении создания редокс-конденсаторов с высокой плотностью заряда.
• Установлены условия синтеза композитных материалов PEDOT/WO3 на основе проводящего полимера поли-3,4-этилендиокситофена. Изучено влияние толщины пленки полимера PEDOT на формирование композитных пленок PEDOT/WO3.
• Методом циклической вольтамперометрии изучены электрохимические характеристики пленок PEDOT/WO3, получены данные о емкости пленок различного состава.
• Изучены гальваностатические кривые заряжения-разряда композитных пленок PEDOT/WO3 различного состава. Получены данные о стабильности заряд-разрядных характеристик пленок, падение емкости после 250 циклов заряда-разряда не превышало 7%. Наилучшее значение удельной емкости, полученное для композитной пленки PEDOT (1000)/WO3 составило 202 мФ/см2.
