SiO2 介孔二氧化硅纳米颗粒的明胶包裹/二氧化硅杂化凝胶固定化醇脱氢酶/白蛋白和壳聚糖包裹的二氧化硅微球/...

凝胶电解质具有良好的自支撑、灵活性、安全性和优异的附着力性能，有望应用于超级电容器、电池等灵活的储能设备。凝胶电解质主要由聚合物基质、溶剂和电解质盐组成。聚合物基质提供整体机械稳定性，电解质盐提供自由离子，溶剂作为离子的传导介质。

目前，由于电极/电解质界面接触问题，使用凝胶电解质制备的超级电容器大多会影响其电化学性能。Kaempgen等发现在1 mol/L H2SO在液体电解质中，随着电极厚度的线性增加，电容器的容量增加。但是在PVA/H3PO在3凝胶电解质中，容量随电极厚度的变化而增加，然后趋于饱和值。这一结果的主要原因是凝胶电解质与电极接触性能差，导致电解质中的离子在电极厚度较大时无法扩散到电极内部，使大量电极无法反映容量。最近报道了一种直接在电极表面制备水凝胶电解质的方法。该方法制备的聚乙烯醇硼酸钾(PVAPB)水凝胶电解质(HPE)整个超级电容器具有良好的界面接触性能，电荷转移阻抗小，电化学性能优异。

但是该HPE聚合物基体既有结晶相又有定形相，其中只有无定形相对于离子电导有更大的贡献。这导致HPE与液体电解质相比，离子电导率较低，使相应设备在大电流下的倍率性能较差。为了解决这个问题，大多数学者将一些纳米无机填料混合到聚合物电解质中(SiO2、TiO2.氧化石墨烯)提高电解质的离子电导率、热稳定性和机械强度。然而，关于纳米粒子对超级电容器电化学的影响和具体机制的研究较少。

亲水性气相纳米二氧化硅表面含有大量羟基，能很好地分散在水溶液中，促进电解质盐的解离。因此，在本研究中，我们选择亲水性气相纳米二氧化硅进行改性PVAPB HPE，并组装成超级电容器。SiO2含量对超级电容器的电化学性能和纳米的影响SiO2粒子的作用机制。

制备纳米二氧化硅改性聚乙烯醇硼酸钾电解质

纳米SiO2改性PVAPB HPE如图1所示。将0.05 g、0.10 g、0.15 g、0.20 g纳米SiO2加入500 mL然后在14000水中使用高速搅拌机 r/min搅拌10 min进行分散。将分散好的SiO倒入溶液中含有10种溶液.0 g PVA、1.75 g H3BO3、33.55 g KCl三口烧瓶中。在115 ℃下搅拌溶解2 h形成均匀的电沉积溶液，然后冷却至40 ℃备用。以石墨棒为阳极，活性炭电极为阴极，插入电沉积液。在2.75 V阴极电沉积3 min，直到电极表面形成PVAPB HPE。最后，同样的方法不包括在内SiO2的PVAPB HPE对比样。

组装超级电容器

将活性炭电极表面的凝胶电解质用滤纸吸收多余的水，然后将两个含有电解质的电极对称组装在扣上CR对称超级电容器在2032型电池壳中形成。SiO2和PVA质量比(称重质量)将制备的电解质和相应组装的超级电容器分别记录为0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%。

结构表征和电化学测试

傅里叶红外两种电解质的化学结构(FTIR)(美国Nicolet公司的Nicolet 表征为6700光谱仪。玻璃化转换温度(Tg)通过示扫描量热法(DSC)(美国NETZSCH公司的DSC 204F测试1型差示扫描量热仪。DSC测试温度为40~100 ℃，升温速率为2 ℃/min，气氛为N2。通过热失重，凝胶电解质的热性能(TG)(美国TA公司的SDT Q600热重分析仪)测试。TG测量温度范围为30~700 ℃，升温速率为10 ℃/min在N2的气氛下。电子显微镜扫描凝胶电解质的形状(JOEL公司的JSM-5900LV型)观察它。

超级电容器的交流阻抗(EIS)、循环伏安(CV)、恒流充放电(GCD)、电化学工作站(上海陈华)通过倍率性能等电化学性能CHI660E)蓝电充放电测试平台(CT2001A)进行测试。

凝胶电解质热性能分析分析

HPE中水浓度是影响电化学性能的关键因素。所以为了测试不同SiO2含量掺杂HPE热失重分析中水的含量，如图(4)所示。在热失重曲线中，250 ℃电解质中损失的质量是电解质中自由水和结合水的质量。可以找到跟随SiO2的含量从0到2.电解质中的含水量从3%增加0%.1%增加到4.9%。含水率随着SiO增加2的原因是SiO表面积大，羟基丰富，能有效吸收大量水分。电解质中水含量的增加表明SiO2的添加可以帮助电解质吸收大量的电解质，增加KCl盐的含量有利于超级电容器的电化学性能。

由于SiO2.羟基丰富，比表面积大，能有效促进电解质中聚合物链段的运动，解离子，增加电解质的吸收。SiO2改性的PVAPB HPEs提高性能。但是过多的SiO2会发生团聚而影响其性能。研究表明，在电沉积液中SiO2添加量1.0%，所得PVAPB HPE具有最高为1.59 mS/cm离子电导率。组装成的对称超级电容器可以在2 V在1的电压下稳定运行.0 A/g在电流密度下，其活性炭电极为75.6 F/g的容量。与未添加相比SiO电容器容量增加了13.5%。通过测试倍率性能和时间常数，SiO2改性后的超级电容器具有更好的倍率性能以及更小的时间常数，能够在大电流下体现出更加优异的性能。

我们有石墨烯、钙钛矿、量子点、纳米颗粒、纳米晶体、化学试剂、光电化学品、材料中间体、酶制剂、酶底物

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