二氧化锰及其复合材料的制备与电化学性能研究

发布时间：2017-07-02 01:11

  本文关键词：二氧化锰及其复合材料的制备与电化学性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文着重探索水热法合成制备二氧化锰及其负载复合物电极材料,包括Mn02纳米材料、MnO2/NixCo1-xOy核壳复合结构材料、GO/MnO2/PANI复合材料。文中围绕增强其活性面积和导电性来提高其电容和循环寿命。主要研究成果如下：(1)以常见的KMnO4和CO(NH2)2为原料,采用简易的水热反应法和热处理方法很好地制备了不同形貌的MnO2电极材料。随着反应物的浓度的增大,纳米MnO2会从纳米球演变为纳米线,运用了奥斯特瓦尔德熟化机制和定向生长机理解释了演变的生长过程。电化学性能测试表明高浓度下获得的Mn02纳米线比电容最高,在0.5 A g-1放电电流密度下的比电容达到了223.4 F g-1,在经过1000次循环充电后比电容保持原比电容值的99.5%。因此作为超级电容器电极材料使用时,合成纳米线状的材料显然比其它形态的材料要优异。(2)采用简单的水热合成法和热处理方法合成了纳米α-MnO2/NixCo1-xOy核壳结构复合材料。通过简单调控反应物的配比,合成了不同负载程度的α-MnO2/NixCo1-xOy纳米材料。在电化学测试中,α-MnO2/NixCo1-xOy核壳复合材料表现出优异的电容性能,0.5A g-1的放电电流密度下,其比电容达到了476.8 F g-1,放电电流密度增大4倍的情况下,比电容仍然能保持81.7%,且材料仍然能保持良好的倍率性能,在经过1000次循环后,材料比电容值仍然保持初始值的94.3%,在高性能的电容器方面有很好的应用前景。(3)通过简单的水热反应法和原位聚合方法成功制备了GO/MnO2/PANI复合材料。改变负载量来研究聚苯胺对复合材料的影响。结果表明PANI的形成发生在MnO2表面,并没有改变原有复合结构,并解释了原位聚合的形成过程；在0.5 A g-1的放电电流密度下,GO/MnO2/PANI电极材料比电容达到了364.1 F g-1,在交流阻抗分析中也表现出优良的导电性,然而在多次充放电后比电容会有损失。
【关键词】：二氧化锰 复合材料 电化学 超级电容器
【学位授予单位】：上海应用技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33;TM53
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 引言9
• 1.2 超级电容器的分类和储能机理9-12
• 1.2.1 超级电容器的分类9-10
• 1.2.2 超级电容器的储能机理10-12
• 1.3 超级电容器电极材料的研究进展12-19
• 1.3.1 碳基材料的研究进展12-16
• 1.3.2 导电聚合物材料的研究进展16-17
• 1.3.3 金属氧化物材料的研究进展17-19
• 1.4 论文研究内容与意义19-20
• 第2章 实验内容和测试方法20-24
• 2.1 实验药品及仪器设备20-21
• 2.2 实验条件及工艺21
• 2.2.1 电极材料制备21
• 2.2.2 电极片的制备21
• 2.3 材料的表征方法21-22
• 2.3.1 X射线衍射21-22
• 2.3.2 扫描电子显微镜图谱22
• 2.3.3 透射电子显微镜图谱22
• 2.4 材料的电化学性能22-23
• 2.4.1 测试体系22
• 2.4.2 循环伏安测试22-23
• 2.4.3 恒流充放电测试23
• 2.4.4 循环寿命测试23
• 2.4.5 电化学交流阻抗谱23
• 2.5 本章小结23-24
• 第3章 浓度对纳米MnO_2结构及其电化学性能的影响24-33
• 3.1 引言24
• 3.2 实验部分24
• 3.3 结果与讨论24-32
• 3.3.1 X射线衍射(XRD)分析25
• 3.3.2 微观结构分析25-27
• 3.3.3 MnO_2纳米材料的形成机理分析27-28
• 3.3.4 电化学性能测试分析28-32
• 3.4 本章小结32-33
• 第4章 α-MnO_2/Ni_xCo_(1-x)O_y核壳结构的合成及其电化学性能的研究33-43
• 4.1 引言33
• 4.2 实验部分33
• 4.2.1 α-MnO_2纳米线的制备33
• 4.2.2 α-MnO2/NixCo1-xOy核壳结构的制备33
• 4.3 结果与讨论33-42
• 4.3.1 X射线衍射(XRD)分析34-35
• 4.3.2 扫描电子显微镜(SEM)分析35-37
• 4.3.4 电化学性能测试分析37-42
• 4.4 本章小结42-43
• 第5章 纳米GO/MnO_2/PANI复合材料的合成及其电化学性能的研究43-53
• 5.1 引言43
• 5.2 实验部分43-44
• 5.2.1 GO/MnO_2复合物的制备43
• 5.2.2 GO/MnO_2/PANI复合物的合成制备43-44
• 5.3 结果与讨论44-52
• 5.3.1 X射线衍射(XRD)分析44-45
• 5.3.2 扫描电子显微镜(SEM)分析45-46
• 5.3.3 透射电子显微镜(TEM)分析46
• 5.3.4 电化学性能测试分析46-52
• 5.4 本章小结52-53
• 第6章 结论53-54
• 参考文献54-62
• 致谢62-63
• 攻读学位期间所发表的学术论文和专利情况63

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本文编号：508102