稀土元素掺杂二氧化锰微粒制备研究
发布时间：2021-01-22 10:27
作为一种新型储能装置,超级电容器以其高功率密度、高能量密度和优异的循环性能备受关注。锰氧化物来源丰富、比容量高且环境友好,近年来一直是超级电容器电极材料的研究热点,但其机械稳定性低、电导率小,使其实际比容量远低于理论值,探索恰当的制备工艺件,以提升材料的性能是目前研究的主要领域。本文采用溶胶凝胶法,以柠檬酸和乙酸锰为原料,经高温焙烧和酸化处理后制备纯度较高的二氧化锰微粒,然后掺杂稀土元素Ce、La改性研究了酸处理、掺杂含量及温度等因素对改性二氧化锰晶型以及电性能的影响。采用扫描电子显微镜、X射线衍射以及电化学工作站对样品的形貌、结构和电化学性能进行表征,通过实验确定最佳工艺条件和掺杂的最佳用量。研究表明:制备的二氧化锰为球形颗粒状,其晶型为α-Mn02,平均晶粒尺寸约91nm,比电容值为151.62F·g-1。Ce掺杂后样品晶型发生改变,为ε-MnO2相,其晶型单一且纯度较高。当乙酸锰和硝酸铈铵的摩尔比为1:0.06时,电极比电容最大,可达226.12F·g-1,电极具有良好的电容特性和功率特性。对MnO2-Ce进行酸处理,酸化前后样品的充放电时间分别为79s和117s,酸化后粒子分散...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超级电容器的结构
图 1.3 二氧化锰基本结构单元ig. 1.3 The basic structural unit of manganese diox氧化锰常见晶型[45]见表 1.4 中，如图 1.4表 1.4 二氧化锰的晶型Table 1.4 The crystal type of manganese dioxid结构类型 硬碱锰矿 金红石型 金红石/斜方交替共存 层状 层尖晶石 六方晶系 界中的杂硬锰矿、碱硬锰矿、钡镁锰矿的则是碱硬锰矿（Hollandite），具有[2×2
（3） -MnO2（4）λ-MnO2图 1.4 二氧化锰的晶型结构模型Fig. 1.4 The crystal structure model of manganese dioxide氧化锰的电化学反应机理性能超级电容器主要有两种方法：一是提高极化电极的可逆法拉增大赝电容容量；二是增大电极材料的比表面积，以提升双电层比器同时兼具氧化还原电容和双电层电容两种电荷存储机制：其一是较大的比表面积，其二是因为在超级电容器的电化学窗口内，主要 Mn（III）之间的氧化还原反应，且反应快速可逆。MnO2为半导体，其还原过程区别于一般金属，反应机理类似于质子-电子机理。分两步还原[50]：是+4 价锰还原为+3 价锰，这一过程是由离子或质子进入 MnO2晶。首先在 MnO2微粒表面上 MnO2吸附 H+，Mn4+还原为低价锰的氧子理论，MnO2晶格是四价锰与 O2-交错排列构成的。在还原反应中
【参考文献】：
期刊论文
[1]单极脉冲电合成聚苯胺膜及其超级电容性能[J]. 李越,郝晓刚,王忠德,张忠林,梁镇海,刘世斌. 化工学报. 2010(S1)
[2]二氧化锰氧化制备聚苯胺及其超级电容性能[J]. 冉奋,谭永涛,张翠娟,孙晓琼,孔令斌,康龙. 功能高分子学报. 2010(02)
[3]稀土镧掺杂MnO2电极的制备及性能研究[J]. 吕彦玲,邵光杰,赵北龙,吴伟. 中国稀土学报. 2009(05)
[4]超级电容器电极材料的研究进展[J]. 陈红. 长春大学学报. 2009(04)
[5]一维纳米结构MnO2的微波合成及其电化学性能[J]. 张卫新,王强,任祥斌,杨则恒,王华. 高等学校化学学报. 2008(10)
[6]电化学可控合成纳米二氧化锰的初步研究[J]. 毕磊,宋春华,文慧,杨丹,邱国红,冯雄汉,刘名茗,谭文峰,刘凡. 材料开发与应用. 2008(02)
[7]溶胶-乳状液-凝胶法制备纳米MnO2及其催化性质研究[J]. 孙洁,张莉,张文莉,倪良. 应用化工. 2007(07)
[8]乳液法制备单分散纳米二氧化锰[J]. 张莉,张文莉,倪良. 化工新型材料. 2006(06)
[9]湿法制备纳米二氧化锰及其电化学性能的研究[J]. 常照荣,刘院英,汤宏伟,李云平. 河南师范大学学报(自然科学版). 2006(01)
[10]聚苯胺在电化学电容器中的应用[J]. 王晓峰,尤政,阮殿波. 化学物理学报. 2005(04)
硕士论文
[1]基于锰氧化物的超级电容器电极材料的制备及其电化学性能研究[D]. 潘多.兰州大学 2017
[2]锰基三元化合物作无粘结剂电极的制备与性能研究[D]. 张晨纯.浙江理工大学 2015
[3]二氧化锰/碳基复合电极材料的制备及其电化学性能[D]. 张宣宣.兰州理工大学 2014
[4]低品位菱锰矿电沉积制备活性二氧化锰及其性能研究[D]. 吴文丽.重庆大学 2014
[5]纳米二氧化锰的制备、改性及其电化学性质[D]. 刘不厌.大连理工大学 2011
[6]二氧化锰超级电容器电极材料的研究[D]. 钟玲珑.天津大学 2010
[7]纳米二氧化锰的制备及其电容性能研究[D]. 杨玉娟.天津大学 2007
[8]新型锰氧化物的制备及其电化学性能研究[D]. 朱立才.华南师范大学 2005
[9]纳米二氧化锰制备及电化学性能研究[D]. 楼颖伟.浙江工业大学 2004
本文编号：2993065
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超级电容器的结构
图 1.3 二氧化锰基本结构单元ig. 1.3 The basic structural unit of manganese diox氧化锰常见晶型[45]见表 1.4 中，如图 1.4表 1.4 二氧化锰的晶型Table 1.4 The crystal type of manganese dioxid结构类型 硬碱锰矿 金红石型 金红石/斜方交替共存 层状 层尖晶石 六方晶系 界中的杂硬锰矿、碱硬锰矿、钡镁锰矿的则是碱硬锰矿（Hollandite），具有[2×2
（3） -MnO2（4）λ-MnO2图 1.4 二氧化锰的晶型结构模型Fig. 1.4 The crystal structure model of manganese dioxide氧化锰的电化学反应机理性能超级电容器主要有两种方法：一是提高极化电极的可逆法拉增大赝电容容量；二是增大电极材料的比表面积，以提升双电层比器同时兼具氧化还原电容和双电层电容两种电荷存储机制：其一是较大的比表面积，其二是因为在超级电容器的电化学窗口内，主要 Mn（III）之间的氧化还原反应，且反应快速可逆。MnO2为半导体，其还原过程区别于一般金属，反应机理类似于质子-电子机理。分两步还原[50]：是+4 价锰还原为+3 价锰，这一过程是由离子或质子进入 MnO2晶。首先在 MnO2微粒表面上 MnO2吸附 H+，Mn4+还原为低价锰的氧子理论，MnO2晶格是四价锰与 O2-交错排列构成的。在还原反应中
【参考文献】：
期刊论文
[1]单极脉冲电合成聚苯胺膜及其超级电容性能[J]. 李越,郝晓刚,王忠德,张忠林,梁镇海,刘世斌. 化工学报. 2010(S1)
[2]二氧化锰氧化制备聚苯胺及其超级电容性能[J]. 冉奋,谭永涛,张翠娟,孙晓琼,孔令斌,康龙. 功能高分子学报. 2010(02)
[3]稀土镧掺杂MnO2电极的制备及性能研究[J]. 吕彦玲,邵光杰,赵北龙,吴伟. 中国稀土学报. 2009(05)
[4]超级电容器电极材料的研究进展[J]. 陈红. 长春大学学报. 2009(04)
[5]一维纳米结构MnO2的微波合成及其电化学性能[J]. 张卫新,王强,任祥斌,杨则恒,王华. 高等学校化学学报. 2008(10)
[6]电化学可控合成纳米二氧化锰的初步研究[J]. 毕磊,宋春华,文慧,杨丹,邱国红,冯雄汉,刘名茗,谭文峰,刘凡. 材料开发与应用. 2008(02)
[7]溶胶-乳状液-凝胶法制备纳米MnO2及其催化性质研究[J]. 孙洁,张莉,张文莉,倪良. 应用化工. 2007(07)
[8]乳液法制备单分散纳米二氧化锰[J]. 张莉,张文莉,倪良. 化工新型材料. 2006(06)
[9]湿法制备纳米二氧化锰及其电化学性能的研究[J]. 常照荣,刘院英,汤宏伟,李云平. 河南师范大学学报(自然科学版). 2006(01)
[10]聚苯胺在电化学电容器中的应用[J]. 王晓峰,尤政,阮殿波. 化学物理学报. 2005(04)
硕士论文
[1]基于锰氧化物的超级电容器电极材料的制备及其电化学性能研究[D]. 潘多.兰州大学 2017
[2]锰基三元化合物作无粘结剂电极的制备与性能研究[D]. 张晨纯.浙江理工大学 2015
[3]二氧化锰/碳基复合电极材料的制备及其电化学性能[D]. 张宣宣.兰州理工大学 2014
[4]低品位菱锰矿电沉积制备活性二氧化锰及其性能研究[D]. 吴文丽.重庆大学 2014
[5]纳米二氧化锰的制备、改性及其电化学性质[D]. 刘不厌.大连理工大学 2011
[6]二氧化锰超级电容器电极材料的研究[D]. 钟玲珑.天津大学 2010
[7]纳米二氧化锰的制备及其电容性能研究[D]. 杨玉娟.天津大学 2007
[8]新型锰氧化物的制备及其电化学性能研究[D]. 朱立才.华南师范大学 2005
[9]纳米二氧化锰制备及电化学性能研究[D]. 楼颖伟.浙江工业大学 2004
本文编号：2993065
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/2993065.html
