锰基氧化物微纳结构的制备及其电容行为探究

发布时间：2021-12-18 13:28

　　锰基材料已成为公认的能量存储和转换装置中的一种重要的电极材料,因其价格优势和理论电化学性能良好而受到了广泛的关注。但是,实际性能和理论上的差距以及锰材料在电化学中利用率较低成为了其发展的阻碍。本文用水热法等合成不同形貌和结构的锰基材料,并通过各种表征方法来探究制备的锰基材料和性能之间的关系。（1）研究了两种类型的MnFe₂O₄胶体纳米晶体组装体（CNAs）作为电极材料,并使用含有二价和三价金属离子的水性溶液作为电解液。实验结果表明,由大纳米颗粒（MnFe-2Ac）组成的CNAs比由尺寸为16 nm的纳米晶体（MnFe-1Sf）组装而成的CNAs的电容在含Mg²⁺或Al³⁺离子的水溶液中有所提高。MnFe-2Ac和MnFe-1Sf分别在0.1 A g^-1的Na₂SO₄和MgSO₄混合电解质以及MgSO₄和ZnSO₄混合的电解质中的比电容更高。在MgSO₄

【文章来源】：青岛大学山东省

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

MnFe-1Sf和MnFe-2Ac的XRD谱图

青岛大学硕士学位论文15和MnFe-2Ac（B）的SEM图。图3.1中可以看出，两者均为具有光滑表面的球形。MnFe-1Sf和MnFe-2Ac的尺寸直径较为均匀，分别分布在420nm和800nm左右。由于MnFe-1Sf和MnFe-2Ac中原生纳米晶体的微晶尺寸分别为16nm和40nm[115]，因此在合成过程中，两个微米组装体都是通过原生纳米晶体的自组装形成的。图3.2MnFe-1Sf（A）和MnFe-2Ac（B）的SEM图Fig.3.2SEMimagesofMnFe-1Sf(A)andMnFe-2Ac(B)3.3.3MnFe2O4的电化学测试分析通常，酸性、碱性和中性溶液都可以作为超级电容器的电解质溶液[120]。在超级电容器中，电解液往往和单价的金属离子有关[121]。实际上，二价或三价的离子可以比单价的离子带有更多的正电荷，这就意味着有多价金属离子的电解液中的电极材料的电容性更好，电容更高。但是多价离子的电解液也存在一些问题，就是强相互作用和多价金属离子运动缓慢，也可能导致电容有所降低[122]。同时，活性材料内部的孔径尺寸空间对于电化学测量时电解液中的多价金属离子的动力学至关重要。3.3.3.1循环伏安（CV）法图3.3是MnFe-1Sf和MnFe-2Ac基电极在MgSO4和Al2(SO4)3电解质溶液中以5mVs-1的扫速测试的CV曲线图。尽管MnFe-1Sf或MnFe-2Ac在Al2(SO4)3电解质溶液中获得的CV曲线的形状有些不规则，但图A和B所示的所有CV曲线均显示为矩形。这些观察结果表明了活性电极材料的赝电容性质，这可能归因于插层电容和表面氧化还原反应[96]。同时可以看出，无论是在MgSO4还是在Al2(SO4)3电解质溶液中MnFe-2Ac的CV曲线面积都略大于MnFe-1Sf的CV曲线面积。还可以看出，扫速为5mVs-1时，MnFe-1Sf在Al2(SO4)3电解质溶液中

MnFe-1Sf（A）和MnFe-2Ac（B）在MgSO4和Al2(SO4)

【参考文献】：
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本文编号：3542489