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能源危机和环境污染问题日益加剧,因此不仅需要通过清洁手段生产能源,还需要开发能量储存装置以实现高效利用。超级电容器(SCs)因高功率密度、超快充放电速率、长循环寿命以及优异的稳定性和安全性等突出特点而备受瞩目。此外,智能电子产品的快速增长也引发了对智能储能系统的迫切需求。设计具有智能功能的创新能量存储装置以便人们可以轻松地确定电能存储对于实际应用具有重要意义。在电荷插入/提取或化学还原/氧化过程中,一些材料会相应地改变它们的颜色,这种现象称为电致变色。将电致变色材料结合到超级电容器中,使其能通过颜色变化直观地反映储能状态,这个概念已经变得可行,并且也是科学和技术发展的重要趋势。导电聚合物(CPs)具有导电性好、成本低和灵活性高等优点,可用于电致变色超级电容器。然而,当它们在SCs中应用时,相对较低的机械稳定性和循环寿命限制了CPs的性能。如何提高CPs的稳定性是目前电致变色超级电容器材料研究的重点。本论文从导电聚合物材料的电致变色超级电容器应用出发,围绕如何提高材料的稳定性和电化学性能主要开展了以下三个方面的工作:(1)将侧链末端修饰溴基团的聚合物与羟基化碳纳米管通过Williamson反应,设计并合成了一种可溶液加工的PBDTC-MWCNT复合材料。相比于传统的碳纳米管共价改性方法,一步法不仅可以简化合成工艺,而且所得的复合物材料相互分散的更加均匀并可以长时间稳定地存在于溶液状态下。通过随后的紫外,荧光等一系列表征也证实了所制备的复合材料中,聚合物和碳纳米管之间有效的电荷转移。基于PBDTC-MWCNT的对称型超级电容器(SC)提供了4.8 V的工作电位窗口,在4800 W kg-1的功率密度下,SC的能量密度可以接近174.7 W h kg-1。此外,伴随着超级电容器充电/放电过程中的颜色变化,使其成为兼具储能和电致变色功能的智能设备。(2)基于咔唑和苯并二噻吩(BDT)单元,通过在侧链引入4-乙烯基苄氯基团,成功制备了热交联型聚合物PCBDTP-X。该电活性聚合物在1.2 V的宽电位窗口内具有适中的电容和良好的稳定性,并且在全聚合物不对称超级电容器中用作正极材料。PCBDTP-X显示出能量存储/电致变色双功能:可以通过颜色变化直观地监测聚合物电极的充电/放电,实现“智能”能量存储装置。随后选择PEDOT,一种具有宽电位窗和高稳定性的导电聚合物作为负电极,以补充PCBDTP-X制造全聚合物电致变色不对称超级电容器(ASC)。PCBDTP-X//PEDOT电致变色ASC在2.4 V的宽电压范围内可以产生19.68 W h kg-1的高能量密度和600 W kg-1的功率密度,并且在2000次循环后,仍然有99.1%的电容保持。(3)首先利用简单的原位沉积法在ITO上制备出PEDOT/GO杂化纳米片结构。P(CZ-BT-CZ)是一种侧链末端修饰咔唑基团的D-A型聚合物,通过循环伏安电化学交联的方法将P(CZ-BT-CZ)进一步聚合在ITO-PEDOT/GO表面得到PP(CZ-BT-CZ)/PEDOT/GO复合电极并研究了其电化学性能。有趣的是,除了储能能力外,该复合材料电极还具有电致变色功能。接下来,通过堆叠PP(CZ-BT-CZ)/PEDOT/GO和PEDOT/GO电极制造了夹层型ASC,其具有2.0 V的宽电压窗口。ASC表现出适中的比电容(4.38 mF cm-2),较高能量密度(24.3 W h kg-2)和良好的循环性能(2000次循环后95.8%电容保持)。这主要是由于在复合材料中,GO提供了一个框架结构使得复合薄膜具有较大的比表面积和粗糙度,有利于电解质在薄膜间的渗透,同时GO作为缓冲层,有效的阻止了氧化还原期间聚合物的体积变化和机械破坏。