基于多孔氧化钛的聚苯胺纳米复合电极的研究(3)
1.2.2 法拉第准电容器
法拉第准电容器是以赝电容-赝电容为基础的储能机理。其电容通常由在体相的二文空间及电极材料的表面上，正负极表面发生氧化-还原反应或导电聚合物表面发生掺杂-脱掺杂过程来产生的。当电极材料的表面积相同时，赝电容电容量可达到双电层电容的10-100倍。但是法拉第准电容器的电极材料的导电性差，电极材料的法拉第反应不可逆，这使电容逐渐丧失，最后失去使用价值。
1.2.3 混合电容器
混合电容器的储能机理比较特殊。它的一极与传统电极的储能相同，利用电极材料的电化学反应来转化和储存电能，另一极则与双电层电容器的储能机理相同。这样一来，混合电容器就将具有电池和双电层电容器的双重优点，弥补了电池功率密度小的不足。目前，混合电容器已经是众多学者的研究对象，在今后的一段时间内，混合电容器或许会广泛地应用起来。
1.3 阳极氧化制备二氧化钛纳米管阵列
二氧化钛纳米管的制备方法有很多，例如：水热法[14]、模板法[15]、阳极氧化法[16]等。与其他制备方法比较，阳极氧化制备二氧化钛纳米管比较简单，而且通过改变合成工艺因数例如温度、电压、氧化时间、电解液组成等可以得到不同管长、不同孔径的纳米管。因此，该方法被广泛应用。
温度主要影响纳米管的孔径。Wang[17]等在60V电压下阳极氧化1h研究了电解液的温度对TiO2纳米管形貌的影响。他们在报告中指出，温度主要影响阳极氧化速率和化学腐蚀速率，随着温度的升高，两者都会变大，因此导致纳米管的孔径和长度都增加。但Zhu[18]等认为高温度下得到更大的纳米管孔径，这主要是因为温度越高导致电子电流增加，氧气气泡增多所致。
电压主要影响纳米管的长度。一般认为60V是比较理想的氧化电压，所得到的纳米管的管长和管径都比较合适。当电压过大时（通常超过80V），会发生击穿，不能正常的氧化。高电压下得到的纳米管管长较长主要是因为离子电流的增加。
氧化时间的增加也会导致纳米管长度的增加。二次氧化则使纳米管更加规整。
1.4 聚苯胺的合成
通常聚苯胺的合成方法有两种，化学氧化合成和电化学合成。化学氧化合成通常是工业上采用的方法，而在实验室里通常采用电化学合成。
1.4.1 化学氧化合成法
所谓的化学氧化聚合即在酸性溶液里，加入引发剂诱导聚苯胺聚合，最常用的引发剂是(NH4)2SO8[19]。化学氧化中，聚苯胺往往会被掺杂。之前往往采用无机酸如HCl[20]、H2SO4[21]掺杂，但无机酸掺杂的缺点比较明显，盐酸挥发性高，而硫酸则会留在聚苯胺表面，使产品纯度下降。因此，目前有机酸掺杂更受人们的欢迎。常用的有机酸有萘磺酸[22]、十二烷基苯磺酸[23]、十二烷基磺酸[24]等等。目前化学氧化合成主要有模板聚合、酶催化、溶液聚合和乳液聚合四种。
1.4.2 电化学合成法
所谓的电化学合成即将惰性电极插入含苯胺的溶液中，聚苯胺在电极表面聚合。该方法比较简便，所聚合的聚苯胺可直接用于性能测试。我们实验室也用该方法聚合聚苯胺。采用三电极体系，在0.5mol/L的硫酸和0.1mol/L的硫酸溶液中聚合。聚合用循环伏安法，电位在-0.2V-1.0V，扫描速率100mV/s。电化学聚合法优势突出，聚合与掺杂可以同时进行；所得产物纯度高，无需进行后续处理；聚苯胺聚合量的多少可以通过聚合电位控制。除了循环伏安法，电化学合成聚苯胺还有脉冲电流法[25]、恒电势法[26]等。