二氧化锰超级电容器电极材料的制备及表征

发布时间：2017-03-18 19:02

  本文关键词：二氧化锰超级电容器电极材料的制备及表征，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：二氧化锰作为超级电容器电极材料具有与Ru02相似的电容特性,同时Mn02还具有资源丰富、价格低廉、对环境友好等特点,越来越受到广大研究者的重视。MnO2材料的制备方法很多,但是大多数的制备方法条件都比较苛刻,受温度和压强的限制。本文采用简单易行的液相沉淀法制备纳米MnO2电极材料,该法是在常压、低温、无分散剂的条件下进行的。采用XRD、SEM、循环伏安法和恒流充放电测试对材料进行表征。主要研究内容如下： 研究了羧甲基纤维素、热处理温度对MnO2电极材料的物理特性及电化学性能的影响。添加羧甲基纤维素的Mn02材料的内阻较大,循环稳定性变差,电极比容量减小对MnO2进行300℃和400℃的热处理后材料的晶型结构有所改变,Mn02材料的电化学性能得到改善。尤其在300℃下热处理后的MnO2具有较好的循环稳定性,表现出良好的电化学性能。 通过液相沉淀法制备出掺杂Cr的Mn02复合材料,并研究了K2Cr2O7的掺杂量、回流时间以及还原剂对复合材料的影响。研究结果表明：K2Cr207的掺杂量和回流时间均对复合材料的物理性质和电化学性能有影响。随着Cr的掺杂量和回流时间的增加,Mn02复合材料由纳米球状逐渐生长成纳米线结构,该纳米线直径约为80nm,长度约为0.5-2μm。当掺杂量为10%(相对KMnO4的质量)、回流时间为0.5h时,MnO2复合材料成纳米球结构,比表面积最大,表现出良好的电化学性能。在0.5mol/L Na2SO4溶液中,当电流密度为1.5A/g时,比容量仍可达129F/g,是未掺杂材料比容量的两倍多。 通过液相沉淀法制备出掺杂Sn的MnO2复合材料,并研究了Sn的掺杂量对复合材料的影响。XRD和SEM测试结果表明掺杂引起了材料形貌的改变。掺杂后MnO2复合材料为纳米球状,直径约50～100nm。当Mn:Sn的摩尔比为100：2.5时,MnO2复合材料具有较好的高倍率性能。在1mol/L KOH溶液中,0.5A/g的电流密度下,复合材料的比电容为287F/g,大于未掺杂的比容量(101F/g),在1A/g的电流密度下比电容仍可达183F/g,电化学性能均优于其他电极。
【关键词】：超级电容器 二氧化锰 电极 纳米棒
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：O614.711
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 引言10-11
• 1 文献综述11-31
• 1.1 超级电容器的储能机理及分类11-15
• 1.1.1 双电层电容器11-13
• 1.1.2 法拉第电容器13-14
• 1.1.3 混合超级电容器14-15
• 1.2 超级电容器的特点及用途15-16
• 1.2.1 超级电容器的特点15-16
• 1.2.2 超级电容器的用途16
• 1.3 超级电容器的研究状况与前景16-18
• 1.3.1 超级电容器的研究状况16-18
• 1.3.2 超级电容器的前景18
• 1.4 超级电容器电极材料的研究现状18-23
• 1.4.1 碳材料19-20
• 1.4.2 金属氧化物材料20-22
• 1.4.3 导电聚合物材料22-23
• 1.5 MnO_2电极材料的研究23-30
• 1.5.1 MnO_2的结构23-25
• 1.5.2 MnO_2在超级电容器中的反应机理25-27
• 1.5.3 MnO_2电极材料的制备27-29
• 1.5.4 MnO_2电极材料的改性29-30
• 1.6 本文的研究目的及内容30-31
• 1.6.1 研究目的30
• 1.6.2 研究内容30-31
• 2 实验方法与原理31-39
• 2.1 实验试剂与仪器31-32
• 2.2 材料的物性表征32-33
• 2.2.1 X射线衍射32-33
• 2.2.2 扫描电子显微镜33
• 2.3 材料的电化学性能表征33-39
• 2.3.1 循环伏安法33-37
• 2.3.2 恒流充放电法37-39
• 3 液相沉淀法制备MnO_2材料及其电化学性能39-49
• 3.1 添加剂对MnO_2电极材料的影响39-43
• 3.1.1 实验部分39-40
• 3.1.2 结果与讨论40-43
• 3.2 热处理对MnO_2电极材料的影响43-48
• 3.2.1 实验部分43-44
• 3.2.2 结果与讨论44-48
• 3.3 本章小结48-49
• 4 Cr掺杂MnO_2超级电容器电极材料的研究49-68
• 4.1 K_2Cr_2O_7的量对MnO_2电极材料的影响49-54
• 4.1.1 实验部分49
• 4.1.2 结果与讨论49-54
• 4.2 回流时间对MnO_2/Cr电极材料的影响54-60
• 4.2.1 实验部分54-55
• 4.2.2 结果与讨论55-60
• 4.3 还原剂对MnO_2/Cr电极材料的影响60-63
• 4.3.1 实验部分60
• 4.3.2 结果与讨论60-63
• 4.4 电解液对MnO_2电化学性能的影响63-67
• 4.4.1 实验部分63-64
• 4.4.2 结果与讨论64-67
• 4.5 本章小结67-68
• 5 Sn掺杂MnO_2超级电容器电极材料的研究68-76
• 5.1 Sn掺杂对MnO_2电极材料的影响68-73
• 5.1.1 实验部分68
• 5.1.2 结果与讨论68-73
• 5.2 扫描速率对MnO_2电化学性能的影响73
• 5.3 电流密度对MnO_2电化学性能的影响73-74
• 5.4 本章小结74-76
• 结论76-78
• 参考文献78-84
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况84-85
• 致谢85-86

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 陈玲;二氧化锰—聚苯胺纳米复合材料的制备与电化学性能[D];大连理工大学;2013年

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本文编号：254855