本文關(guān)鍵詞：不同形貌的二氧化錳納米材料的制備及研究

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【摘要】：電化學(xué)電容器,也被稱(chēng)為超級(jí)電容器,是利用離子吸附(雙電層電容)或者材料表面的快速氧化還原反應(yīng)(贗電容)來(lái)存儲(chǔ)能量的。在需要高功率輸送或者接收能量的地方,它可以用來(lái)補(bǔ)充或者替代電池。電荷存儲(chǔ)機(jī)制的不斷完善以及納米結(jié)構(gòu)材料的最新進(jìn)展,使得超級(jí)電容器的性能得到了顯著的改善。圖潘等人從理論上預(yù)測(cè),基于二氧化錳的超級(jí)電容器材料可擁有達(dá)到或高于1000F/g的比電容,然而,實(shí)際上這些材料表現(xiàn)出了較差的能量供應(yīng),約為六分之一或七分之一的上述值。主要是因?yàn)槠胀ǘ趸i材料的比表面積小且導(dǎo)電性差,從而使其電化學(xué)活性大大受影響。提高二氧化錳比電容的一個(gè)關(guān)鍵策略是對(duì)其微觀形態(tài)進(jìn)行塑造,從而提高其比表面積。通過(guò)提高比表面積,可以顯著地提高二氧化錳納米材料的比電容。另一種方法是將更多的導(dǎo)電材料添加到錳氧化物基體中,通過(guò)提高電子導(dǎo)電率來(lái)增大二氧化錳材料的比電容。本論文主要以二氧化錳納米材料為研究對(duì)象,制備了多種具有特殊形貌的二氧化錳納米材料并研究了其電化學(xué)性能,利用掃描電子顯微鏡、X射線(xiàn)衍射、BET比表面積測(cè)試、氮吸/脫附孔徑測(cè)試等技術(shù)手段表征了所制備材料的微觀形態(tài)和結(jié)構(gòu),并利用循環(huán)充放電測(cè)試、恒流充放電測(cè)試等研究了其電化學(xué)性能。本文主要包括綜述以及實(shí)驗(yàn)兩大部分,第一章綜述部分論述了超級(jí)電容器的基本特征和發(fā)展現(xiàn)狀以及二氧化錳納米材料的結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)能機(jī)理和主要的制備方法。實(shí)驗(yàn)部分以無(wú)水硫酸錳和過(guò)硫酸鉀為反應(yīng)體系,分別在不同條件下制備出了長(zhǎng)棒狀二氧化錳納米材料和花球狀二氧化錳納米材料(第三章),并進(jìn)一步通過(guò)向反應(yīng)體系中添加具有影響力的陽(yáng)離子,制備出了短棒狀二氧化錳納米材料和線(xiàn)狀二氧化錳納米材料(第四章),在表征其結(jié)構(gòu)和形貌的基礎(chǔ)上,研究了所制備的納米二氧化錳材料的電化學(xué)性能。最后一章為全文的概括總結(jié)。
【關(guān)鍵詞】：二氧化錳 超級(jí)電容器 水熱法 比電容
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 超級(jí)電容器簡(jiǎn)介9-11
• 1.1.1 超級(jí)電容器的特性9-10
• 1.1.2 超級(jí)電容器的發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.2 二氧化錳納米材料簡(jiǎn)介11-14
• 1.2.1 二氧化錳晶體結(jié)構(gòu)11
• 1.2.2 二氧化錳充放電的機(jī)理11-12
• 1.2.3 二氧化錳的制備12
• 1.2.4 二氧化錳與其他金屬元素?fù)诫s改性12-14
• 第二章 實(shí)驗(yàn)方法14-21
• 2.1 儀器和試劑介紹14
• 2.1.1 主要儀器14
• 2.1.2 化學(xué)試劑14
• 2.2 材料的物理性能表征14-16
• 2.2.1 掃描電鏡SEM14-15
• 2.2.2 X射線(xiàn)能譜XRD15
• 2.2.3 BET比表面積和孔徑分析15-16
• 2.3 電化學(xué)測(cè)試16-21
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備16-17
• 2.3.2 循環(huán)伏安測(cè)試方法及原理17-18
• 2.3.3 恒電流充放電測(cè)試法18-21
• 第三章 棒狀和花球狀二氧化錳材料的制備21-34
• 3.1 引言21
• 3.2 棒狀納米二氧化錳材料的制備與表征21-26
• 3.2.1 水熱法高溫下制備二氧化錳納米材料21-22
• 3.2.2 二氧化錳材料的形貌分析22-23
• 3.2.3 棒狀二氧化錳材料的物相分析23-24
• 3.2.4 棒狀納米二氧化錳材料的電化學(xué)性能測(cè)試24-26
• 3.3 棒狀二氧化錳材料的比表面積分析26-29
• 3.4 花球狀納米二氧化錳材料的制備與表征29-33
• 3.4.1 水熱法低溫下制備花球狀納米二氧化錳材料29
• 3.4.2 花球狀二氧化錳材料的形貌分析29-30
• 3.4.3 花球狀二氧化錳材料的物相分析30
• 3.4.4 花球狀納米二氧化錳材料的電化學(xué)性能測(cè)試30-32
• 3.4.5 花球狀二氧化錳材料的比表面積分析32-33
• 3.5 本章小結(jié)33-34
• 第四章 離子對(duì)制備二氧化錳材料形貌的影響34-44
• 4.1 引言34
• 4.2 摻雜鐵離子制備短棒狀納米二氧化錳材料34-38
• 4.2.1 短棒狀納米二氧化錳材料的制備35
• 4.2.2 短棒狀二氧化錳納米材料的形貌分析35-36
• 4.2.3 短棒狀二氧化錳納米材料的物相分析36
• 4.2.4 短棒狀納米二氧化錳材料的電化學(xué)性能測(cè)試36-38
• 4.3 短棒狀二氧化錳納米材料的比表面積分析38-39
• 4.4 摻雜鈉離子制備線(xiàn)狀納米二氧化錳材料39-44
• 4.4.1 線(xiàn)狀納米二氧化錳材料的制備39-40
• 4.4.2 線(xiàn)狀二氧化錳納米材料的形貌分析40
• 4.4.3 線(xiàn)狀二氧化錳納米材料的物相分析40-41
• 4.4.4 線(xiàn)狀納米二氧化錳材料的電化學(xué)性能測(cè)試41-42
• 4.4.5 線(xiàn)狀二氧化錳納米材料的比表面積分析42-44
• 第五章 總結(jié)44-45
• 5.1 全文工作總結(jié)44
• 5.2 工作展望44-45
• 參考文獻(xiàn)45-49
• 致謝49

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