超級電容器由于其具有超高的功率密度、良好的循環(huán)穩(wěn)定性以及環(huán)境友好等特點備受青睞。以金屬有機框架(MOFs)材料為前驅(qū)體制備的碳、金屬氧化物以及碳與金屬氧化物的復合材料,具有超高的比表面積以及可調(diào)孔隙率等特點而廣泛用于超級電容器電極材料。本文采用溶劑熱法制備了Mn-MOF(Mn-MIL-100),以其為前驅(qū)物制備了三種錳氧化物以及MnO@C材料,采用X射線衍射、透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、比表面及粒徑分析儀和X射線光電子能譜等手段對制備的材料的微觀結(jié)構(gòu)進行表征。采用恒電流充放電、循環(huán)伏安和電化學交流阻抗譜等方法對制備的材料電化學性能進行測試分析,結(jié)論如下:采用溶劑熱法制出規(guī)則正八面體Mn-MIL-100,棱長約為800nm;比表面積為507m² g^-1。該材料孔徑分布在0.5-20nm之間是典型的多級孔道結(jié)構(gòu),孔體積是0.531cm³ g^-1。將前驅(qū)物Mn-MIL-100在空氣氛圍中煅燒,選取400℃、500℃、600℃三個溫度,制備了三種高價態(tài)錳氧化物。形貌沒有發(fā)生大的變化,只有一些塌陷。600...

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 超級電容器的概述
        1.2.1 超級電容器的發(fā)展歷史
        1.2.2 超級電容器的應(yīng)用前景
        1.2.3 超級電容器的分類
        1.2.4 超級電容器的儲能機理
            1.2.4.1 雙電層儲能機理
            1.2.4.2 贗電容器儲能機理
            1.2.4.3 混合型儲能機理
        1.2.5 超級電容器電解液
            1.2.5.1 水系電解液
            1.2.5.2 有機電解液
            1.2.5.3 其他電解液
        1.2.6 超級電容器的評價標準
            1.2.6.1 比電容
            1.2.6.2 能量密度與功率密度
            1.2.6.3 循環(huán)壽命
            1.2.6.4 自放電效率
            1.2.6.5 熱穩(wěn)定性
    1.3 超級電容電極材料
        1.3.1 碳電極材料
        1.3.2 金屬氧化物電極材料
        1.3.3 導電聚合物電極材料
    1.4 金屬有機框架材料(MOFs)
        1.4.1 MOFs為前驅(qū)體制備的碳材料
        1.4.2 MOFs為前驅(qū)體制備金屬基材料
    1.5 本論文主要研究的內(nèi)容
第2章 實驗部分
    2.1 實驗藥品及儀器
        2.1.1 實驗藥品
        2.1.2 實驗儀器
    2.2 實驗內(nèi)容
        2.2.1 樣品制備
            2.2.1.1 前驅(qū)物Mn-MIL-100的制備
            2.2.1.2 高價態(tài)錳氧化物的制備
            2.2.1.3 MnO@C材料的的制備
        2.2.2 樣品的表征
            2.2.2.1 X射線衍射(XRD)
            2.2.2.2 掃描電子顯微鏡(SEM)
            2.2.2.3 透射電子顯微鏡(TEM)
            2.2.2.4 X射線光電子能譜(XPS)
            2.2.2.5 傅里葉變換紅外光譜(FTIR )
            2.2.2.6 比表面及粒徑分析(BET)
        2.2.3 電化學性能測試
            2.2.3.1 超級電容器電極片的制備
            2.2.3.2 超級電容器測試體系
            2.2.3.3 循環(huán)伏安法
            2.2.3.4 恒電流充放電法
            2.2.3.5 循環(huán)壽命測試
            2.2.3.6 交流阻抗法
    2.3 本章小結(jié)
第3章 基于Mn-MIL-100高價態(tài)錳氧化物的制備及電化學性能表征
    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材料的傅立葉紅外光譜(FT-IR)表征分析
    3.2 Mn-MIL-100制備的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材料的恒電流充放電測試分析
        3.2.4 Mn₂O₃材料的循環(huán)伏安測試分析
        3.2.5 Mn₂O₃材料的循環(huán)穩(wěn)定性測試分析
        3.2.6 Mn₂O₃材料的交流阻抗測試分析
    3.3 Mn-MIL-100制備的Mn₂O₃@Mn₃O₄復合材料的性能表征
        3.3.1 Mn₂O₃@Mn₃O₄復合材料的XRD表征分析
        3.3.2 Mn₂O₃@Mn₃O₄的復合材料的TEM表征分析
        3.3.3 Mn₂O₃@Mn₃O₄復合材料的恒電流充放電測試分析
        3.3.4 Mn₂O₃@Mn₃O₄復合材料的循環(huán)伏安測試分析
        3.3.5 Mn₂O₃@Mn₃O₄復合材料的循環(huán)穩(wěn)定性測試分析
        3.3.6 Mn₂O₃@Mn₃O₄復合材料的交流阻抗測試分析
    3.4 Mn-MIL-100制備的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材料的恒電流充放電測試分析
        3.4.4 Mn₃O₄材料的循環(huán)伏安測試分析
        3.4.5 Mn₃O₄材料的循環(huán)穩(wěn)定性測試分析
        3.4.6 Mn₃O₄材料的交流阻抗測試分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于Mn-MIL-100制備的MnO@C材料及電化學性能表征
    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材料的恒電流充放電測試分析
        4.1.7 MnO@C材料的循環(huán)伏安測試分析
        4.1.8 MnO@C材料的循環(huán)穩(wěn)定性測試分析
        4.1.9 MnO@C材料的交流阻抗測試分析
        4.1.10 MnO@C材料的對稱電容器性能測試分析
    4.2 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間承擔的科研任務(wù)與主要成果
致謝



本文編號：3768236