碳化硅纳米颗粒/聚吡咯复合气凝胶的制备与性能研究

孙春英; 黄勉如; 李亮; 季家友

doi:10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202404021

武汉工程大学学报 ›› 2025, Vol. 47 ›› Issue (3) : 298 -304. DOI: 10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202404021

碳化硅纳米颗粒/聚吡咯复合气凝胶的制备与性能研究

孙春英, 黄勉如, 李亮, 季家友

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摘要

为了推进新能源的开发利用和实现能源的可持续发展，可利用电化学和光热转换技术对能源进行存储和转化。本文采用原位氧化聚合法，在低温条件下以九水硝酸铁为氧化剂将吡咯单体在碳化硅纳米颗粒表面进行聚合，通过控制反应时间和搅拌速度实现聚吡咯有效包覆，最后通过冷冻干燥得到碳化硅纳米颗粒/聚吡咯复合气凝胶。通过扫描电子显微镜、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、电化学测试和水蒸发实验等探究了复合气凝胶与聚吡咯气凝胶之间的性能差异，以及吡咯与碳化硅纳米颗粒的质量比对复合气凝胶的形貌、电化学性能和光热蒸发性能的影响规律。结果表明：碳化硅纳米颗粒与吡咯质量比为12.0∶193.8的复合气凝胶的电化学与光热性能最佳。该复合气凝胶在1 A·g^-1的电流密度下的比电容为216.9 F·g^-1，在200 mV·s^-1的扫描速率下进行1 000次循环伏安测试后的比电容保持率为95.0%，其电化学性能与聚吡咯气凝胶相比有明显提升；1 kW·m^-2光照强度下，复合气凝胶在模拟海水中的蒸发速率可达1.98 kg·m^-2·h^-1，而且在相同条件下进行12次光热循环后，其蒸发速率保持在1.98～2.03 kg·m^-2·h^-1范围内。