【摘要】：近年來,化石燃料漸漸消耗導(dǎo)致能源危機日益嚴重。同時,在使用化石燃料過程中必不可少地產(chǎn)生環(huán)境污染。因此,能源和環(huán)境成為人類可持續(xù)發(fā)展進程中必須面對和解決的首要問題。尋找可再生的清潔能源和開發(fā)清潔能源轉(zhuǎn)換裝置是現(xiàn)今減輕環(huán)境污染和走可持續(xù)化道路的重要途徑。人們迫切想要找到和開發(fā)綠色高效的能源存儲和相應(yīng)的轉(zhuǎn)化設(shè)備。其中,超級電容器作為電能存儲設(shè)備,因具有高功率密度、長循環(huán)穩(wěn)定性、快速充放電以及較好的溫度特性等,逐漸成為人們的研究熱點。在消費電子產(chǎn)品、存儲備份系統(tǒng)、混合動力汽車、工業(yè)電源設(shè)備以及航空航天等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用價值。氧化錳作為超級電容器電極材料已經(jīng)被廣泛研究,其具有價格低廉、理論比電容高、儲量豐富、環(huán)境友好等優(yōu)點。本文圍繞氧化錳電極材料,利用低成本的化學(xué)制備法得到獨特形貌結(jié)構(gòu)的氧化錳納米材料,并探討形貌結(jié)構(gòu)、比表面積等參數(shù)對其電化學(xué)性質(zhì)的影響。主要內(nèi)容如下:(1)以均一的聚苯胺納米球作為犧牲模板,高錳酸鉀作為氧化劑,在室溫下,利用快速氧化法,制備出中空氧化錳納米球。該合成路線簡單,產(chǎn)物能擴大化量產(chǎn)。獨特的氧化錳中空結(jié)構(gòu)是在達到高錳酸鉀和聚苯胺擴散反應(yīng)速率平衡后得到的。中空多級結(jié)構(gòu)的氧化錳表現(xiàn)出高的比表面積,達到284.5 m2/g。當作為超級電容器電極材料時,0.2 A/g的電流密度下,比電容達到308 F/g。在2 A/g的電流密度下做充放電長循環(huán)測試3000次,比電容保持率達到91%。用活性炭材料作對電極構(gòu)成非對稱電容器時,能達到1.8 V的電壓窗口。在功率密度是180W/kg時,能量密度可以達到20.93 Wh/kg,功率密度為9000 W/kg時,能量密度也可達到7.23 Wh/kg。在4 A/g電流密度下進行兩電極循環(huán)充放電測試2000次,比電容保持率可達76%。(2)以聚苯胺和高錳酸鉀原位反應(yīng)生成中空氧化錳為基礎(chǔ),把均一的聚苯胺包覆金納米顆粒(Au@PANI)作為犧牲模板,在40 oC反應(yīng)溫度下,緩慢加入一定濃度的高錳酸鉀溶液進行氧化還原反應(yīng),制備出蛋黃-蛋殼型Au@MnO_2納米結(jié)構(gòu)。蛋黃-蛋殼型Au@MnO_2納米材料表現(xiàn)出高的比表面積358 m2/g,當作為超級電容器電極材料時,在0.2 A/g的電流密度下,比電容達到320 F/g。在2 A/g的電流密度下做充放電長循環(huán)測試3000次,比電容保持率達到90%。用活性炭材料作對電極構(gòu)成非對稱電容器時,電壓窗口可達到1.8 V。在功率密度是180 W/kg時,能量密度可以達到21.6 Wh/kg,功率密度為9000 W/kg時,能量密度可達到7.69 Wh/kg。在兩電極循環(huán)充放電測試2000次后,比電容保持率在78%。蛋黃-蛋殼型Au@MnO_2納米材料表明在金納米顆粒的存在下,氧化錳導(dǎo)電性增強,更好地發(fā)揮出中空多級結(jié)構(gòu)的特性,電化學(xué)性質(zhì)明顯提高。
【圖文】：

同備中，率密度行快速過程進、長循離子電定性以容器的容器的摩擦琥瓶是最有著十一次可同時做到可超級電容器度的新型儲速的吸附和進行能量的循環(huán)穩(wěn)定性電池，使其以及高功率的簡介的發(fā)展歷史琥珀吸引輕最早的電容器十分重要的可以有辦法持續(xù)操作，器又稱為電儲能設(shè)備[2-5]和脫附的物理的存儲和釋放性以及環(huán)境友在真正應(yīng)用率密度的超級輕微物體的靜器模型裝置的地位[8]。萊法得到很多電環(huán)境友好是電化學(xué)電容器]。超級電容理作用，或者放，具有較大友好等優(yōu)勢用中受到很級電容器是靜電現(xiàn)象的置，在研究電萊頓瓶示意電荷，并對是亟待器，是容器主者是電大的比勢[6,7]。大限制是科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)，電能存圖如圖對其開展

備出了非對稱混合電容器（AC/Li4Ti5O12），，進一步拓寬了[13-14]。美國、日本、加拿大等國在超級電容器研究和產(chǎn)業(yè)化中一92 年美國能源部和美國先進電池協(xié)會提出制備出滿足電用的車載超級電容器設(shè)備的目標后，即超級電容器要實現(xiàn)能量密度達 15 Wh/kg，全球范圍內(nèi)都開始掀起了超級電容器正處于蓬勃發(fā)展的階段，要求科學(xué)家們不斷開拓創(chuàng)新潔能源轉(zhuǎn)換裝置做出自己的努力和貢獻，對未來我們國家源的開發(fā)利用有著深遠的意義。級電容器組成結(jié)構(gòu)容器的組成并不復(fù)雜，如圖 1-2，主要包括正負電極、電。圖中第二個是實驗室制備的簡易型電容器，下面兩個是
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM53

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本文編號：2563993