锰基电极材料的合成及其超级电容器性能的研究
发布时间：2023-03-23 03:59
超级电容器由于其具有超高的功率密度、良好的循环稳定性以及环境友好等特点备受青睐。以金属有机框架(MOFs)材料为前驱体制备的碳、金属氧化物以及碳与金属氧化物的复合材料,具有超高的比表面积以及可调孔隙率等特点而广泛用于超级电容器电极材料。本文采用溶剂热法制备了Mn-MOF(Mn-MIL-100),以其为前驱物制备了三种锰氧化物以及MnO@C材料,采用X射线衍射、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、比表面及粒径分析仪和X射线光电子能谱等手段对制备的材料的微观结构进行表征。采用恒电流充放电、循环伏安和电化学交流阻抗谱等方法对制备的材料电化学性能进行测试分析,结论如下:采用溶剂热法制出规则正八面体Mn-MIL-100,棱长约为800nm;比表面积为507m2 g-1。该材料孔径分布在0.5-20nm之间是典型的多级孔道结构,孔体积是0.531cm3 g-1。将前驱物Mn-MIL-100在空气氛围中煅烧,选取400℃、500℃、600℃三个温度,制备了三种高价态锰氧化物。形貌没有发生大的变化,只有一些塌陷。600...
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 超级电容器的概述
1.2.1 超级电容器的发展历史
1.2.2 超级电容器的应用前景
1.2.3 超级电容器的分类
1.2.4 超级电容器的储能机理
1.2.4.1 双电层储能机理
1.2.4.2 赝电容器储能机理
1.2.4.3 混合型储能机理
1.2.5 超级电容器电解液
1.2.5.1 水系电解液
1.2.5.2 有机电解液
1.2.5.3 其他电解液
1.2.6 超级电容器的评价标准
1.2.6.1 比电容
1.2.6.2 能量密度与功率密度
1.2.6.3 循环寿命
1.2.6.4 自放电效率
1.2.6.5 热稳定性
1.3 超级电容电极材料
1.3.1 碳电极材料
1.3.2 金属氧化物电极材料
1.3.3 导电聚合物电极材料
1.4 金属有机框架材料(MOFs)
1.4.1 MOFs为前驱体制备的碳材料
1.4.2 MOFs为前驱体制备金属基材料
1.5 本论文主要研究的内容
第2章 实验部分
2.1 实验药品及仪器
2.1.1 实验药品
2.1.2 实验仪器
2.2 实验内容
2.2.1 样品制备
2.2.1.1 前驱物Mn-MIL-100的制备
2.2.1.2 高价态锰氧化物的制备
2.2.1.3 MnO@C材料的的制备
2.2.2 样品的表征
2.2.2.1 X射线衍射(XRD)
2.2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)
2.2.2.3 透射电子显微镜(TEM)
2.2.2.4 X射线光电子能谱(XPS)
2.2.2.5 傅里叶变换红外光谱(FTIR )
2.2.2.6 比表面及粒径分析(BET)
2.2.3 电化学性能测试
2.2.3.1 超级电容器电极片的制备
2.2.3.2 超级电容器测试体系
2.2.3.3 循环伏安法
2.2.3.4 恒电流充放电法
2.2.3.5 循环寿命测试
2.2.3.6 交流阻抗法
2.3 本章小结
第3章 基于Mn-MIL-100高价态锰氧化物的制备及电化学性能表征
3.1 Mn-MIL-100材料的性能表征
3.1.1 Mn-MIL-100材料的XRD表征分析
3.1.2 Mn-MIL-100材料的SEM表征分析
3.1.3 Mn-MIL-100材料的TEM表征分析
3.1.4 Mn-MIL-100材料的XPS表征分析
3.1.5 Mn-MIL-100材料的BET表征分析
3.1.6 Mn-MIL-100材料的TG-DTA表征分析
3.1.7 Mn-MIL-100材料的傅立叶红外光谱(FT-IR)表征分析
3.2 Mn-MIL-100制备的Mn2O3材料的性能表征
3.2.1 Mn2O3材料的XRD表征分析
3.2.2 Mn2O3材料的TEM表征分析
3.2.3 Mn2O3材料的恒电流充放电测试分析
3.2.4 Mn2O3材料的循环伏安测试分析
3.2.5 Mn2O3材料的循环稳定性测试分析
3.2.6 Mn2O3材料的交流阻抗测试分析
3.3 Mn-MIL-100制备的Mn2O3@Mn3O4复合材料的性能表征
3.3.1 Mn2O3@Mn3O4复合材料的XRD表征分析
3.3.2 Mn2O3@Mn3O4的复合材料的TEM表征分析
3.3.3 Mn2O3@Mn3O4复合材料的恒电流充放电测试分析
3.3.4 Mn2O3@Mn3O4复合材料的循环伏安测试分析
3.3.5 Mn2O3@Mn3O4复合材料的循环稳定性测试分析
3.3.6 Mn2O3@Mn3O4复合材料的交流阻抗测试分析
3.4 Mn-MIL-100制备的Mn3O4材料的性能表征
3.4.1 Mn3O4材料的XRD表征分析
3.4.2 Mn3O4材料的TEM表征分析
3.4.3 Mn3O4材料的恒电流充放电测试分析
3.4.4 Mn3O4材料的循环伏安测试分析
3.4.5 Mn3O4材料的循环稳定性测试分析
3.4.6 Mn3O4材料的交流阻抗测试分析
3.5 本章小结
第4章 基于Mn-MIL-100制备的MnO@C材料及电化学性能表征
4.1 MnO@C材料的性能表征
4.1.1 MnO@C材料的XRD表征分析
4.1.2 MnO@C材料的SEM表征分析
4.1.3 MnO@C材料的TEM表征分析
4.1.4 MnO@C材料的XPS表征分析
4.1.5 MnO@C材料的BET表征分析
4.1.6 MnO@C材料的恒电流充放电测试分析
4.1.7 MnO@C材料的循环伏安测试分析
4.1.8 MnO@C材料的循环稳定性测试分析
4.1.9 MnO@C材料的交流阻抗测试分析
4.1.10 MnO@C材料的对称电容器性能测试分析
4.2 本章小结
第5章 结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
本文编号：3768236
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 超级电容器的概述
1.2.1 超级电容器的发展历史
1.2.2 超级电容器的应用前景
1.2.3 超级电容器的分类
1.2.4 超级电容器的储能机理
1.2.4.1 双电层储能机理
1.2.4.2 赝电容器储能机理
1.2.4.3 混合型储能机理
1.2.5 超级电容器电解液
1.2.5.1 水系电解液
1.2.5.2 有机电解液
1.2.5.3 其他电解液
1.2.6 超级电容器的评价标准
1.2.6.1 比电容
1.2.6.2 能量密度与功率密度
1.2.6.3 循环寿命
1.2.6.4 自放电效率
1.2.6.5 热稳定性
1.3 超级电容电极材料
1.3.1 碳电极材料
1.3.2 金属氧化物电极材料
1.3.3 导电聚合物电极材料
1.4 金属有机框架材料(MOFs)
1.4.1 MOFs为前驱体制备的碳材料
1.4.2 MOFs为前驱体制备金属基材料
1.5 本论文主要研究的内容
第2章 实验部分
2.1 实验药品及仪器
2.1.1 实验药品
2.1.2 实验仪器
2.2 实验内容
2.2.1 样品制备
2.2.1.1 前驱物Mn-MIL-100的制备
2.2.1.2 高价态锰氧化物的制备
2.2.1.3 MnO@C材料的的制备
2.2.2 样品的表征
2.2.2.1 X射线衍射(XRD)
2.2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)
2.2.2.3 透射电子显微镜(TEM)
2.2.2.4 X射线光电子能谱(XPS)
2.2.2.5 傅里叶变换红外光谱(FTIR )
2.2.2.6 比表面及粒径分析(BET)
2.2.3 电化学性能测试
2.2.3.1 超级电容器电极片的制备
2.2.3.2 超级电容器测试体系
2.2.3.3 循环伏安法
2.2.3.4 恒电流充放电法
2.2.3.5 循环寿命测试
2.2.3.6 交流阻抗法
2.3 本章小结
第3章 基于Mn-MIL-100高价态锰氧化物的制备及电化学性能表征
3.1 Mn-MIL-100材料的性能表征
3.1.1 Mn-MIL-100材料的XRD表征分析
3.1.2 Mn-MIL-100材料的SEM表征分析
3.1.3 Mn-MIL-100材料的TEM表征分析
3.1.4 Mn-MIL-100材料的XPS表征分析
3.1.5 Mn-MIL-100材料的BET表征分析
3.1.6 Mn-MIL-100材料的TG-DTA表征分析
3.1.7 Mn-MIL-100材料的傅立叶红外光谱(FT-IR)表征分析
3.2 Mn-MIL-100制备的Mn2O3材料的性能表征
3.2.1 Mn2O3材料的XRD表征分析
3.2.2 Mn2O3材料的TEM表征分析
3.2.3 Mn2O3材料的恒电流充放电测试分析
3.2.4 Mn2O3材料的循环伏安测试分析
3.2.5 Mn2O3材料的循环稳定性测试分析
3.2.6 Mn2O3材料的交流阻抗测试分析
3.3 Mn-MIL-100制备的Mn2O3@Mn3O4复合材料的性能表征
3.3.1 Mn2O3@Mn3O4复合材料的XRD表征分析
3.3.2 Mn2O3@Mn3O4的复合材料的TEM表征分析
3.3.3 Mn2O3@Mn3O4复合材料的恒电流充放电测试分析
3.3.4 Mn2O3@Mn3O4复合材料的循环伏安测试分析
3.3.5 Mn2O3@Mn3O4复合材料的循环稳定性测试分析
3.3.6 Mn2O3@Mn3O4复合材料的交流阻抗测试分析
3.4 Mn-MIL-100制备的Mn3O4材料的性能表征
3.4.1 Mn3O4材料的XRD表征分析
3.4.2 Mn3O4材料的TEM表征分析
3.4.3 Mn3O4材料的恒电流充放电测试分析
3.4.4 Mn3O4材料的循环伏安测试分析
3.4.5 Mn3O4材料的循环稳定性测试分析
3.4.6 Mn3O4材料的交流阻抗测试分析
3.5 本章小结
第4章 基于Mn-MIL-100制备的MnO@C材料及电化学性能表征
4.1 MnO@C材料的性能表征
4.1.1 MnO@C材料的XRD表征分析
4.1.2 MnO@C材料的SEM表征分析
4.1.3 MnO@C材料的TEM表征分析
4.1.4 MnO@C材料的XPS表征分析
4.1.5 MnO@C材料的BET表征分析
4.1.6 MnO@C材料的恒电流充放电测试分析
4.1.7 MnO@C材料的循环伏安测试分析
4.1.8 MnO@C材料的循环稳定性测试分析
4.1.9 MnO@C材料的交流阻抗测试分析
4.1.10 MnO@C材料的对称电容器性能测试分析
4.2 本章小结
第5章 结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
本文编号：3768236
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3768236.html
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