109 一步水热法合成聚苯胺二氧化钛纳米复合物及其电化学性能

一步水热法合成聚苯胺/二氧化钛纳米复合物及其电化学性能 赖超，李国然，高学平*

（南开大学新能源材料化学研究所，天津，300071, E-mail: xpgao@ ） 纳米电极材料，由于其独特的物理化学性质，受到了人们越来越多的关注；比如当把电极材料的粒径减少到纳米尺度时，可以有效的减少锂离子和电子的扩散距离，增加电极材料和电解质的接触面积，进而提高电极材料的放电容量和循环性能等[1-2]；但是在充放电过程中，纳米电极材料也存在一些问题，比如粒子间的团聚，这往往会影响其电化学性能[1-3]。因而在本文中，我们尝试合成聚苯胺/二氧化钛的纳米复合材料，聚苯胺基质的存在有利于保持二氧化钛颗粒的分散和结构的稳定。 通常合成聚苯胺/锐钛矿二氧化钛要经过两个步骤：纳米二氧化钛的制备和聚苯胺的复合；但是在这样的合成过程中，由于纳米粒子较高的表面能，很难避免二氧化钛粒子间的团聚[4-5]。因而，我们设计了一步水热合成路线，成功制备出了二氧化钛粒子高度分散的纳米复合材料，并且获得了规整的介孔。图1 为可能的生成机理示意图。纳米结晶的二氧化钛在产生后立即被限制在聚苯胺基质中，继而避免了粒子间的团聚。电化学研究显示，在50 mA/g 的电流密度下，首周放电容量为324 mAh/g,循环60周后仍能保持在151 mAh/g.图2 为复合材料的放电容量随循环次数的变化曲线。

图1 聚苯胺/二氧化钛生成机理示意图

Figure 1. Schematic representation of the formation of polyaniline/anatase TiO 2 nanocomposite via a hydrothermal process

050

100

150

200

250

300350

D i s c h a r g e C a p a c i t y (m A h /g )Cycling number

图2 复合材料的放电容量随循环次数变化曲线 Fig.2 Cycle performance of polyaniline/anatase TiO 2 nanocomposite at the current density of 50 mA/g

本研究为973 (2009CB220100) 资助项目。

参考文献：

[1] Bruce, P. G.; Scrosati, B.; Tarascon, J. M. Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47: 2930.

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One-step hydrothermal synthesis of polyaniline/anatase TiO2 nanocomposite and its

electrochemical performance

C. Lai, G. R. Li, X. P. Gao*

(Institute of New Energy Material Chemistry, Nankai University, Tianjin 300071, Email:xpgao@)