水热合成锰氧化物纳米材料及其电化学性能研究

发布时间：2021-01-05 02:22

　　随着经济和人口的不断增长,人们对能源的需求也不断提高,能源短缺成为科学家们重点关注的问题。超级电容器,也被称作电化学电容器,因具有出色的能量密度和倍率性、良好的循环寿命以及安全的操作性,开始受到科学家们越来越多的关注和重视。电极材料作为超级电容器中重要的组成部分,其性能的优劣直接影响着超级电容器的最终性能和应用前景。锰氧化物类别丰富,价格低廉,存在着多个化学价态,理论比电容值高,是一种很有应用前景的电极材料。本文采用水热法制备不同形貌的纳米锰氧化物,通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和射透射电镜（TEM）等表征方法对合成的材料进行结构和形貌的分析研究,并结合电化学工作站的测试结果讨论表面形貌等微观结构对电化学性能的影响。主要研究内容和结果如下:（1）通过调节氧化剂的浓度、反应时间来控制二氧化锰的形貌,合成一维带状与棒状结构的α相二氧化锰纳米材料和中空结构的二氧化锰纳米海胆材料。相比于纳米带和纳米棒,中空结构形貌可提供更大的比表面积与更多电活性位,有序、均匀的纳米线有利于缩短带电粒子扩散路径,降低材料内阻,促进了赝电容反应,测得其比电容值高达211.1 F g^-1

【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 超级电容器的结构
    1.3 超级电容器的工作原理
        1.3.1 双电层电容器
        1.3.2 法拉第赝电容器
    1.4 超级电容器的电极材料
        1.4.1 碳电极材料
        1.4.2 导电聚合物电极材料
        1.4.3 金属氧化物电极材料
    1.5 超级电容器的应用
        1.5.1 军事领域
        1.5.2 工业领域
        1.5.3 交通运输领域
        1.5.4 绿色能源领域
    1.6 纳米二氧化锰电极材料
        1.6.1 纳米二氧化锰简介
        1.6.2 影响纳米二氧化锰作为电极材料的因素
        1.6.3 纳米二氧化锰在超级电容器中的应用
    1.7 本论文研究背景与内容
        1.7.1 本论文的研究背景
        1.7.2 本论文的研究内容
2 实验方法与设备
    2.1 实验药品
    2.2 实验设备
    2.3 表征方法
        2.3.1 X射线衍射分析
        2.3.2 场发射扫描电镜
        2.3.3 能谱分析
        2.3.4 场发射透射电镜
        2.3.5 物理吸附测定仪
        2.3.6 电化学性能分析
3 二氧化锰纳米材料的制备及电化学性能
    3.1 引言
    3.2 二氧化锰纳米带/棒的水热合成及其电化学性能
        3.2.1 材料合成
        3.2.2 结构表征
        3.2.3 电化学性能测试
    3.3 二氧化锰纳米海胆的水热合成及其电化学性能
        3.3.1 材料合成
        3.3.2 结构表征
        3.3.3 电化学性能测试
    3.4 本章小结
4 掺杂金属离子制备锰氧化物纳米材料及其电化学性能
    4.1 引言
    4.2 二氧化锰掺杂Fe离子的制备与电化学性能
        4.2.1 材料合成
        4.2.2 结构表征
        4.2.3 电化学性能测试
    4.3 三元锰氧化物的合成及电化学性能
        4.3.1 材料合成
        4.3.2 结构表征
        4.3.3 电化学性能测试
    4.4 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录
    A.作者在攻读硕士期间发表的学术论文



本文编号：2957827