水热合成Co3O4@MnO2纳米片多层次复合纳米结构用于超级电容的研究(6)
1.3.3 导电聚合物（CPs）
利用导电聚合物作为超级电容电极材料有着一定的优势，比如低成本，较低的环境负担，高导电性，较宽的电压窗口以及可以通过调节表面官能团来调节氧化还原反应来改变比容量。
CPs主要通过法拉第氧化还原反应来提供电容。当发生氧化反应时，离子迁移到聚合物骨架上并被氧化，当发生还原反应时，这些离子又从骨架上释放，回到电解液中。在这种反应机制中，离子的迁移不仅发生在电极表面，还可以在电极整个体相中进行。由于充放电不涉及任何结构改变，整个过程具有相当高的可逆性。
图1-5 导电聚合物额作为电极材料示意图[35]
目前，作为超级电容电极材料使用的主要有聚苯胺（PANI）,聚吡咯（PPy）,噻吩（PTh）以及他们的衍生物。PANI以及PPy只能p型掺杂，因为他们n型掺杂电压远低于传统电介质还原电压，这也是为什么它们总被用于负极使用。PTh以及它的衍生物既可以n型掺杂，亦可p型掺杂。须注意的是，PANI在工作时需要一个质子被充放电，因此需要酸性溶液作为电解质或者是能电离出氢离子的溶液。此外，几乎所有的CPs只能在严格电压窗口下工作。超出则个电压范围，在偏正的电压范围下，材料为迅速降解。在偏负的电压下，导电聚合物又会转变成绝缘态。
目前，有关PCs用于超级电容材料的报道有很多。例如,Kim等通过合成PPy,CVD沉积的碳纤文作为电极材料在30和200 的CV扫速下达到588和550 。Li等利用PANI制备的电极材料比容量可以达到815 。除此以外，相关结果也显示以噻吩三芳胺为骨架的电极材料，在50 的扫速下峰值可以达到990 。这些以导电聚合物为电极的材料的比容量都远大于碳基超级电容。
由于CPs的性质可以通过制备以CPs为基的复合物可以极大地提高电极的比容量。目前，相关的研究主要集中在制备CPs/C, CPs/MO(金属氧化物)等复合材料体系。
1.4 氧化锰复合材料超级电容研究近况
虽然氧化锰作为超级电容电极材料有着廉价、理论高容量等优点，但是其较低的导电性往往导致了较差的电化学性能。为了解决这一问题，通常在氧化锰中添加其他导电性好的材料来提高电极的整体电化学性能，这也是本课题研究的主要内容。
1.4.1 金属氧化物-氧化锰复合体系
氧化锰的电导率通常为 数量级[36]，但是其他氧化物如 , 等具有 数量 级的电导率，此外，这些材料本身也能提供一部分电容容量。利用这些材料作为芯部材料，再在外层生长MnO2，从而形成的复合材料可以有效地提高电极的电化学性能。
Yan等首先利用化学气相沉积（CVD）在不锈钢基底上生长 纳米线，然后利用简单的化学沉淀法在 纳米线上生长 纳米片。这种核壳结构的材料体系[37] (37)表现出良好的电化学性能。以1M的 电解液，在2mV/s的扫描速度下获得637 的比容量，在1A/g的恒流充放电下有着800 的比容量，并在经2000次的CV循环后只有1.2%的容量损失。
同样，Bao等利用气相沉积的方法首先在碳纤文织物上生长电导率为102 数量级的 纳米线，再利用碳纤文与 的反应在纳米线周围生长 薄片结构。该复合体系在1M的Na2SO4电解液中具有良好的电化学性能。在2mV/s的扫描速度下比容量为621F/g，在1A/g的恒流充放电下比容量为624 。并在40A/g的大电流出发点测试下有着比功率为36.8Wh/kg和比能量为32kW/kg的不凡表现。
Liu等首先用水热法在不锈钢片上合成 纳米线[38]，再将合成的纳米线用葡萄糖浸渍，在氩气中高温处理，在 纳米线表面生长一薄层无定型碳，利用碳层与KMnO4间的反应生长 薄片。该复合材料在LiOH电解液中，在2.7A/g的充放电电流下比容量为470F/g。