本文關(guān)鍵詞：自模板法制備錳基多孔材料及其電化學(xué)儲能性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：眾所周知,人類賴以生存的不可再生資源逐漸匱乏,加大對可再生資源的利用力度成為必然。與此同時,人們?nèi)粘Ｉ钪袑﹄娮赢a(chǎn)品的需求日益增加,這使得儲能技術(shù)成為未來能源系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵。在眾多儲能技術(shù)中,進步最快的當(dāng)屬電化學(xué)儲能技術(shù),以鋰離子電池和超級電容器為主導(dǎo)的電化學(xué)儲能器件極具產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。電極材料是電化學(xué)儲能技術(shù)的核心,直接決定了儲能器件的性能。因此,研究者們花費大量的時間來更新材料的組成和結(jié)構(gòu),希望制備出最佳性能的電極材料來提高儲能器件的綜合性能。多孔材料因其自身密度低,大的表面積,穩(wěn)定性和表面滲透性等優(yōu)點成為電極材料的研究熱點。本篇論文以立方體普魯士藍類化合物作為前驅(qū)體,采用自模板法制備出不同組成和結(jié)構(gòu)的錳基多孔材料,并對其進行超電性能研究。具體研究結(jié)果如下：1.采用自模板法,以立方體Mn_3[Fe(CN)_6]_2作為前驅(qū)體,水熱制備出三維網(wǎng)狀Mn_7O_(13)·5H_2O材料。研究結(jié)果顯示,在我們的實驗條件下,產(chǎn)物能很好的保持前驅(qū)體的立方體結(jié)構(gòu),前驅(qū)體中的六氰合鐵酸根配離子被取代,因而產(chǎn)物形成了立方體三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。該材料在5 mV s-1的掃速下獲得比電容為248 F g1,對其充放電循環(huán)1000次電容保持率為73%。在三維網(wǎng)狀Mn_7O_(13)·5H_2O的基礎(chǔ)上500℃煅燒得空心網(wǎng)狀Mn3O4,在5 mV s-1的掃速下,其比電容為354 F g1,充放電8000次后,其電容保持率仍達77%。對于本文所研究的錳氧化物Mn_7O_(13)·5H_2O材料在儲能方面鮮有研究,而空心網(wǎng)狀Mn304材料表現(xiàn)出的超電性能,高于其他文獻中報道過的Mn304;2. 以立方體Mn_3[Fe(CN)_6]_2作為前驅(qū)體,選用醇水混合溶劑,改變錫酸鈉用量,反應(yīng)時間和溫度,采用自模板法,水熱得到多孔MnSn(OH)6/SnO2復(fù)合材料。測試表征結(jié)果顯示,復(fù)合物保持了前驅(qū)體的立方體結(jié)構(gòu)。作為超級電容器電極材料分析顯示在1 mV s以的掃速下材料的比電容為341 F g1,充放電循環(huán)1000次后其電容保持率為72%. MnSn(OH)6和Sn02材料都曾被作為電極材料研究過,但兩者的復(fù)合物卻很少被研究。因此,兩種材料的協(xié)同作用或許會使該復(fù)合物表現(xiàn)出不同的儲能特性;3. 采用自模板法,以立方體Mn_3[Fe(CN)_6]_2作為前驅(qū)體,選用醇水混合溶劑,加入磷酸氫二鈉,調(diào)控反應(yīng)時間和溫度及磷酸氫二鈉的用量,水熱合成空心多孔Mn_3(PO_4)_2·3H_2O材料。作為超級電容器的電極材料分析,在1 mV s-1的掃描速率下材料的比電容為324 F g1,充放電循環(huán)5000次后其電容保持率達98%。相比于其他文獻中報道的磷酸錳材料,該空心多孔Mn_3(PO_4)_2·3H_2O材料表現(xiàn)出了更好的超電性能,是一種具有很大應(yīng)用空間的電極材料。
【關(guān)鍵詞】：超電性能 錳基多孔材料 自模板法
【學(xué)位授予單位】：寧夏大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 引言8
• 1.2 超級電容器概述8-12
• 1.2.1 分類與原理8-9
• 1.2.2 超級電容器的組裝9-11
• 1.2.3 超級電容器的應(yīng)用前景11-12
• 1.3 電極材料的研究進展12-14
• 1.3.1 碳基材料12-13
• 1.3.2 金屬氧化物13
• 1.3.3 導(dǎo)電聚合物13
• 1.3.4 復(fù)合材料13-14
• 1.4 多孔材料概述14-15
• 1.4.1 多孔材料14
• 1.4.2 多孔材料的制備技術(shù)14-15
• 1.4.3 多孔材料在超級電容器中的應(yīng)用進展15
• 1.5 本論文的選題意義與研究內(nèi)容15-18
• 第二章 實驗部分18-23
• 2.1 實驗試劑18
• 2.2 實驗儀器18-19
• 2.3 材料的表征19-20
• 2.3.1 X-射線粉末衍射儀(XRD)19
• 2.3.2 傅里葉變換紅外光譜(FTIR)19
• 2.3.3 掃描電子顯微鏡(SEM)19-20
• 2.3.4 透射電子顯微鏡(TEM)20
• 2.3.5 N_2吸附-脫附(N_2 adsorption-desorption)20
• 2.3.6 X-射線光電子能譜(XPS)20
• 2.4 材料的超電性能研究20-23
• 2.4.1 測試系統(tǒng)20-21
• 2.4.2 測試方法與分析21-23
• 第三章 三維網(wǎng)狀錳氧化物的制備及其超電性能23-41
• 3.1 引言23
• 3.2 材料的制備23-25
• 3.2.1 前驅(qū)體材料Mn_3[Fe(CN)_6]_2的制備過程23
• 3.2.2 三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)Mn_7O_(13)·5H_2O的制備過程23-24
• 3.2.3 片狀結(jié)構(gòu)Mn_7O_(13)·5H_2O的制備過程24
• 3.2.4 空心網(wǎng)狀Mn_3O_4的制備過程24-25
• 3.3 實驗結(jié)果與分析25-33
• 3.3.1 前驅(qū)體Mn_3[Fe(CN)_6]_2材料的結(jié)果分析25-26
• 3.3.2 Mn_7O_(13)·5H_2O材料的物相分析26-27
• 3.3.3 三維網(wǎng)狀Mn_7O_(13)·5H_2O材料的結(jié)構(gòu)分析27-28
• 3.3.4 片狀Mn_7O_(13)·5H_2O的結(jié)構(gòu)分析28-29
• 3.3.5 空心網(wǎng)狀Mn_3O_4的物相分析29-30
• 3.3.6 空心網(wǎng)狀Mn_3O_4的結(jié)構(gòu)分析30-31
• 3.3.7 反應(yīng)條件對材料的物相和結(jié)構(gòu)的影響31-33
• 3.4 超電性能研究33-39
• 3.4.1 不同結(jié)構(gòu)Mn_7O_(13)·5H_2O材料的性能對比33-35
• 3.4.2 三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)Mn_7O_(13)·5H_2O材料的性能研究35-37
• 3.4.3 空心網(wǎng)狀Mn_3O_4材料的性能研究37-39
• 3.5 比表面積和孔結(jié)構(gòu)對性能的影響分析39-40
• 3.6 本章小結(jié)40-41
• 第四章 多孔羥基錫酸錳/二氧化錫復(fù)合物的制備及其超電性能41-53
• 4.1 引言41
• 4.2 羥基錫酸錳/二氧化錫復(fù)合材料的制備41-42
• 4.2.1 空心多孔MnSn(OH)_6/SnO_2復(fù)合材料的制備過程41-42
• 4.2.2 普通顆粒MnSn(OH)_6材料的制備過程42
• 4.3 實驗結(jié)果與分析42-48
• 4.3.1 材料的物相分析42-44
• 4.3.2 MnSn(OH)_6/SnO_2復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)表征44
• 4.3.3 MnSn(OH)_6材料的結(jié)構(gòu)表征44-45
• 4.3.4 反應(yīng)條件對材料的物相和結(jié)構(gòu)的影響45-48
• 4.4 超電性能研究48-51
• 4.4.1 空心多孔MnSn(OH)_6/SnO_2與普通MnSn(OH)_6材料的性能對比48-49
• 4.4.2 空心多孔MnSn(OH)_6/SnO_2復(fù)合材料的性能研究49-51
• 4.5 比表面積和孔結(jié)構(gòu)對性能的影響分析51
• 4.6 本章小結(jié)51-53
• 第五章 空心多孔磷酸錳的制備及其超電性能53-65
• 5.1 引言53
• 5.2 磷酸錳材料的制備53-54
• 5.2.1 空心多孔Mn_3(PO_4)_2·3H_2O材料的制備過程53-54
• 5.2.2 片狀Mn_3(PO_4)_2·3H_2O材料的制備過程54
• 5.3 實驗結(jié)果與分析54-60
• 5.3.1 材料的物相分析54-55
• 5.3.2 空心多孔Mn_3(PO_4)2·3H_2O的結(jié)構(gòu)表征55-56
• 5.3.3 片狀Mn_3(PO_4)_2·3H_2O的結(jié)果表征56
• 5.3.4 反應(yīng)條件對材料的物相和結(jié)構(gòu)的影響56-60
• 5.4 超電性能研究60-63
• 5.4.1 不同結(jié)構(gòu)磷酸錳材料的性能研究60-62
• 5.4.2 空心多孔磷酸錳材料的性能研究62-63
• 5.5 比表面積和孔結(jié)構(gòu)對性能的影響分析63-64
• 5.6 本章小結(jié)64-65
• 第六章 總結(jié)與展望65-66
• 參考文獻66-71
• 致謝71-72
• 個人簡介72
• 碩士期間發(fā)表的論文72

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