發(fā)布時(shí)間：2017-08-07 14:27

  本文關(guān)鍵詞：錳基氧化物納米結(jié)構(gòu)薄膜的制備及性能研究

  更多相關(guān)文章： MnO CuMnO_2 納米結(jié)構(gòu)薄膜 鋰離子電池 催化

【摘要】：錳基氧化物納米材料因其組成和性質(zhì)的多樣性,在能源領(lǐng)域和環(huán)保領(lǐng)域均具有廣闊的應(yīng)用前景。與納米粉體材料相比,基于導(dǎo)電基底的納米結(jié)構(gòu)薄膜材料具有更大的比表面積,更多的活性位點(diǎn)和更快的電荷運(yùn)輸能力,因而表現(xiàn)出更優(yōu)異的性能。此外納米結(jié)構(gòu)薄膜材料作為電極材料時(shí)還可大大簡化電極制備過程；作為催化劑時(shí),容易進(jìn)行分離回收重復(fù)使用,因而在實(shí)際應(yīng)用方面具有更大的優(yōu)勢(shì)。本文基于水解-刻蝕機(jī)制,通過合理的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,采用水熱法制備出了基于鎳基底的MnO納米片陣列和基于銅基底的CuMnO2納米片陣列,并分別研究了它們?cè)阡囯x子電池和催化降解染料廢水中的應(yīng)用,主要研究內(nèi)容總結(jié)如下：1、以金屬鎳為基底,以MnSO4作為錳源,通過水熱條件下錳離子的水解對(duì)金屬鎳基底的刻蝕和錳基化合物的沉淀,結(jié)合后期煅燒還原過程,制備出在鎳基底上生長的MnO納米片陣列結(jié)構(gòu)。通過改變合成反應(yīng)中使用的錳鹽,可以制備出不同形貌的錳前驅(qū)薄膜。將所得到的MnO納米片陣列結(jié)構(gòu)薄膜作為鋰離子電池負(fù)極材料,測(cè)試其電化學(xué)儲(chǔ)鋰性能。結(jié)果表明：MnO納米片陣列薄膜具有很好的循環(huán)性能和倍率性能。在0.2 C和5 C下其放電比容量分別為756和414mAhg-1,且在0.2 C下經(jīng)過200次循環(huán)后放電比容量仍然有690 mAh g-1。以所制備的MnO納米片陣列結(jié)構(gòu)薄膜直接作為負(fù)極與三元正極材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2成功構(gòu)建負(fù)極受限的MnO/LNCMO鋰離子全電池,在0.2 C和10C倍率下放電比容量分別為560和180 mAh g-1,而且在0.2 C下經(jīng)過50次循環(huán)后放電比容量仍保持在516mAh g-1。2、以生長在銅箔上的CuO納米片陣列為模板,MnCl2溶液為錳源,同樣基于水解-刻蝕機(jī)制,在水熱條件下制備得到CuMnO2納米片陣列,并將其作為催化劑催化H202氧化降解亞甲基藍(lán)(MB)溶液,研究MB溶液初始濃度、H202用量對(duì)催化性能的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)MB濃度為20 mg/L, H2O2用量為0.8 mL時(shí),CuMnO2催化劑的催化性能最佳,而且根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知染料濃度在35 mg/L之內(nèi)時(shí),該催化劑均能起到很好的降解效果(降解率大于90%),濃度高達(dá)50 mg/L時(shí),仍能取得不錯(cuò)的催化降解作用(降解率為75.8%)；將自制的CuO納米片陣列和CuMnO2納米片陣列兩種催化劑用來催化H202氧化降解MB溶液,其降解率分別為：96.24%、30.88%。說明CuMnO2納米片陣列催化劑對(duì)催化H202氧化降解MB染料效果優(yōu)異。探究CuMnO2納米片陣列催化劑的穩(wěn)定性和循環(huán)使用性能,結(jié)果顯示同一片CuMnO2催化劑經(jīng)過6次重復(fù)利用后,MB溶液的降解率有下降趨勢(shì)較小(首次：96.3%,第五次：92.8%,第6次：87.5%)。此外CuMnO2催化劑能穩(wěn)定合成出放大的產(chǎn)品,而且相應(yīng)的大面積的產(chǎn)品在放大體系中仍然具有很好的催化性能,說明CuMnO2催化劑在染料廢水的處理方面具有很好的工程應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：MnO CuMnO_2 納米結(jié)構(gòu)薄膜 鋰離子電池 催化
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.1;O484
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-10
• abstract10-17
• 第一章 緒論17-28
• 1.1 前言17-18
• 1.2 錳基氧化物納米結(jié)構(gòu)薄膜材料制備方法研究進(jìn)展18-23
• 1.2.1 電化學(xué)沉積法18-19
• 1.2.2 化學(xué)浴沉積法19-20
• 1.2.3 水熱法20-21
• 1.2.4 靜電噴霧沉積法21-23
• 1.2.5 射頻濺射沉積法23
• 1.3 錳基氧化物納米結(jié)構(gòu)薄膜材料的相關(guān)性能研究進(jìn)展23-26
• 1.3.1 錳基氧化物納米結(jié)構(gòu)薄膜在鋰離子電池方面的應(yīng)用24
• 1.3.2 錳基氧化物納米結(jié)構(gòu)薄膜在超級(jí)電容器方面的應(yīng)用24-25
• 1.3.3 錳基氧化物納米結(jié)構(gòu)薄膜在環(huán)保方面的應(yīng)用25-26
• 1.4 本課題的選題依據(jù)和研究內(nèi)容26-28
• 1.4.1 本課題的選題依據(jù)26-27
• 1.4.2 本課題的研究內(nèi)容27-28
• 第二章 MnO納米片陣列的制備及儲(chǔ)鋰性能研究28-47
• 2.1 引言28-29
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分29-32
• 2.2.1 主要化學(xué)試劑與實(shí)驗(yàn)儀器29-30
• 2.2.2 樣品制備30-31
• 2.2.3 樣品表征31
• 2.2.4 電化學(xué)性能測(cè)試31-32
• 2.3 結(jié)果與討論32-45
• 2.3.1 產(chǎn)物的表征32-35
• 2.3.2 MnO納米片陣列的形成機(jī)理35-37
• 2.3.3 MnO納米片陣列的電化學(xué)性能研究37-39
• 2.3.4 MnO/LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2全電池的構(gòu)建及電化學(xué)性能研究39-42
• 2.3.5 錳氧化物納米結(jié)構(gòu)薄膜的拓展制備42-45
• 2.4 本章小結(jié)45-47
• 第三章 CuMnO_2納米片陣列的制備與催化性能研究47-66
• 3.1 引言47-49
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分49-53
• 3.2.1 主要化學(xué)試劑與實(shí)驗(yàn)儀器49-50
• 3.2.2 樣品制備50
• 3.2.3 樣品表征50-51
• 3.2.4 樣品對(duì)亞甲基藍(lán)溶液的催化性能測(cè)試51-53
• 3.3 結(jié)果和討論53-64
• 3.3.1 產(chǎn)物的表征53-55
• 3.3.2 CuMnO_2納米片陣列的形成機(jī)理55-56
• 3.3.3 CuMnO_2納米片陣列的催化性能研究56-61
• 3.3.4 CuMnO_2納米片陣列的合成放大實(shí)驗(yàn)及催化性能研究61-64
• 3.4 本章小結(jié)64-66
• 第四章 結(jié)論和展望66-68
• 4.1 結(jié)論66-67
• 4.2 展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文75

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