质子酸掺杂与电解质浓度协同调控聚苯胺基超级电容器电化学性能的研究

　　本研究针对聚苯胺（PANI）基超级电容器电极材料性能优化问题，通过探究盐酸（HCl）和硫酸（H2 SO4 ）掺杂及KOH/NaOH电解质浓度调控，发现1 M HCl掺杂PANI（PH1）在6 M KOH中实现256 Fg-1 的高比电容，XRD和FESEM揭示了结构与形貌的协同增强机制，为高性能超级电容器设计提供新策略。

　　

能源危机与环境污染的双重压力下，开发高效储能器件成为全球研究热点。超级电容器因其快速充放电、长循环寿命等优势备受关注，但其性能瓶颈在于电极材料。聚苯胺（PANI）作为导电聚合物代表，虽具有高理论电容，但实际应用中面临导电性不足、结构不稳定等问题。以往研究多聚焦单一因素（如酸掺杂或电解质优化），而忽略协同效应。针对这一空白，来自国内某高校的研究团队在《Journal of the Indian Chemical Society》发表论文，系统探究了质子酸（HCl/H₂
SO₄
）掺杂与碱性电解质（KOH/NaOH）浓度对PANI电化学性能的协同调控机制，为高性能超级电容器设计提供新思路。

研究采用化学氧化聚合法制备PANI及其酸掺杂样品（PH1: 1 M HCl；PH2: 2 M HCl；PS: 1 M H₂
SO₄
），通过XRD分析晶体结构，FESEM观察形貌，电化学测试评估比电容和循环稳定性。

X射线衍射（XRD）分析
XRD显示所有样品均呈现半结晶性，特征峰位于2θ=14.8°（020）、20.22°（011）和25.1°（200）。酸掺杂后峰强度增强且向高角度偏移，PH2偏移最显著，表明2 M HCl掺杂诱导晶格收缩，提升电荷存储能力。

形貌与结构表征
FESEM揭示形貌依赖掺杂类型：PH1呈现均匀纳米纤维结构，PH2出现团聚，PS则形成松散多孔网络。纳米纤维结构利于电解质渗透，为PH1的高性能奠定基础。

电化学性能
在1 M KOH中，PH1比电容达167.75 Fg^-1
，优于PS（155.75 Fg^-1
）。将KOH浓度提升至6 M后，PH1电容飙升至256 Fg^-1
（1 Ag^-1
），归因于高离子浓度促进电荷传输。相比之下，碱性电解质虽牺牲部分电容（较酸性电解质），但显著提升循环稳定性。

结论与意义
该研究首次阐明质子酸掺杂与碱性电解质的协同作用机制：1 M HCl掺杂（PH1）结合6 M KOH可同时优化PANI的电荷存储能力（256 Fg^-1
）和稳定性。XRD与FESEM数据证实，适度酸掺杂（PH1）诱导纳米纤维形成与晶格畸变，而高浓度电解质（6 M KOH）加速离子迁移。这一发现突破了传统PANI电极在酸性电解质中易腐蚀的局限，为开发长寿命、高能量密度超级电容器提供理论指导。