二氧化锰超级电容器电极材料的制备与表征

发布时间：2017-06-27 03:00

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

【摘要】：MnO_2具有超高的理论比电容(1370F/g),且由于价格低廉、环境友好,被认为是一种非常有潜力的超级电容器电极材料。MnO_2具有α、β、γ、δ、λ等多种晶型,而电极材料性能和其晶型有很大的关系,一般情况下,不同晶型MnO_2的性能递减规律为α≈δλγβ。本文以廉价的高锰酸钾为原料,采用模板法制备了不同形貌的MnO_2材料,并采用恒流充放电、循环伏安、电化学交流阻抗、SEM、XRD、XPS等测试方法对合成的材料进行结构和性能表征。主要研究结果如下:(1)以葡萄糖为原料,通过水热法合成了单分散性好、大小均匀的胶体碳球。随后以SiO_2实心球为模板合成了结构良好的空心碳球。(2)以胶体碳球为模板,通过与KMnO_4的一步反应,制备出了C@MnO_2复合材料,讨论了在不同静置时间条件下,C@MnO_2复合材料结构和性能的不同。通过改变反应时间,MnO_2包覆层厚度和复合材料的孔结构均有所改变。电化学测试表明,反应时间为6h的复合材料有最佳的壳层厚度和最优的电化学性能(当电流密度为0.1A/g时,比电容达到170F/g)。(3)以高锰酸钾为原料,通过一步水热法制备出了银耳状的δ型二氧化锰,并讨论了不同水热时间和原料质量对合成物形貌的影响,随后对不同形貌的二氧化锰进行了电化学性能测试,发现当原料质量为0.2g,反应时间为180℃时,所制得的MnO_2形貌最好,性能最佳。
【关键词】：超级电容器 高锰酸钾 二氧化锰 比电容
【学位授予单位】：景德镇陶瓷大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ137.12;TM53
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 引言7-18
• 1.1 论文研究的目的与意义7-8
• 1.2 超级电容器的结构组成、分类及储能机理8-11
• 1.2.1 超级电容器的结构8
• 1.2.2 超级电容器的分类及储能机理8-11
• 1.2.3 超级电容器的用途11
• 1.3 超级电容器电极材料的分类11-14
• 1.3.1 碳材料12-13
• 1.3.2 过渡金属氧化物13
• 1.3.3 导电聚合物13-14
• 1.4 电解液14-15
• 1.5 二氧化锰的结构特点及储能机理15-17
• 1.5.1 二氧化锰的结构特点15-16
• 1.5.2 二氧化锰的储能机理16-17
• 1.6 本论文研究目的及主要内容17-18
• 1.6.1 研究目的17
• 1.6.2 主要内容17-18
• 2 实验原理及方法18-27
• 2.1 实验仪器及设备18
• 2.2 材料的物性表征18-22
• 2.2.1 X射线衍射18
• 2.2.2 扫描电子显微镜18-19
• 2.2.3 比表面积及孔隙结构分析19-20
• 2.2.4 滞后环20-21
• 2.2.5 X射线光电子能谱分析(XPS)21-22
• 2.3 材料的电化学性能表征22-25
• 2.3.1 循环伏安法22-24
• 2.3.2 恒流充放电24-25
• 2.4 交流阻抗曲线25
• 2.5 电极材料的制备25-26
• 2.6 电极测试26-27
• 3 胶体实心碳球和空心碳球的制备27-32
• 3.1 前言27
• 3.2 实验部分27-29
• 3.2.1 温度对胶体碳球形貌的影响28
• 3.2.2 时间对胶体碳球形貌的影响28-29
• 3.3 空心碳球的制备29-31
• 3.3.1 实心SiO_2球的制备29-30
• 3.3.2 空心碳球的制备方法30-31
• 3.4 本章小结31-32
• 4 C@MnO_2复合材料的制备及其电化学性能32-43
• 4.1 引言32
• 4.2 实验部分32
• 4.3 C@MnO_2核壳结构的分析与表征32-38
• 4.4 C@MnO_2核壳结构的电化学行为38-42
• 4.5 本章小结42-43
• 5 银耳状MnO_2电极材料的制备43-51
• 5.1 引言43
• 5.2 实验方法43-44
• 5.3 分析与表征44-46
• 5.4 电化学性能测试46-50
• 5.5 本章小结50-51
• 6 结论51-52
• 致谢52-53
• 参考文献53-58
• 攻读硕士期间已发表的论文58

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本文编号：488310