本文選題：超級電容器 + MnO_2��； 參考：《揚(yáng)州大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：在當(dāng)今社會,能源需求不斷上升,新型儲能元件的研究刻不容緩。超級電容器作為一種性能介于電池與傳統(tǒng)電容器之間的新型儲能器件,在諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。其中,電極材料是影響超級電容器性能的關(guān)鍵因素。二氧化錳(MnO2)電化學(xué)性能優(yōu)良,在超級電容器電極材料的研究中備受關(guān)注。但是,納米Mn02單獨(dú)作為超級電容器電極材料時,存在明顯的顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象,導(dǎo)致材料利用率、能量密度較低。針對以上問題,通過將MnO2與其他電極材料如導(dǎo)電聚合物、金屬氧化物及碳材料復(fù)合,進(jìn)而提高材料的電容性能,是本論文的研究主旨。本論文通過液相共沉淀法、一步化學(xué)氧化法和水熱合成法分別制備了MnO2、PoPD/MnO2和MnO2/CeO2材料。在MnO2、PoPD/MnO2制備過程中分別加入表面活性劑十二烷基硫酸鈉(SDS)、聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷(P123),通過表面活性劑作為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑或軟模板來改善MnO2、PoPD/MnO2的形貌、粒徑及分散性,進(jìn)而提高了材料的超電容性能。其次,利用稀土金屬氧化物Ce02良好的可逆氧化還原反應(yīng)特性和MnO2優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性和電容保持率,制備了電容性能更為理想的MnO2/CeO2二元復(fù)合金屬氧化物電極材料。主要得出以下結(jié)論：(1)SDS輔助條件下,通過液相共沉淀法制備MnO2,考察了SDS加入量對MnO2結(jié)構(gòu)及電容性能的影響規(guī)律與作用機(jī)理。結(jié)果表明：獲得的MnO2為典型的無定型a-MnO2。SDS加入量對MnO2的形貌、分散性及顆粒粒徑存在明顯的影響。最佳SDS加入量0.2 g(0.017mol.L-1)條件下制備的樣品Mn-0.2具有最大的BET比表面積(SBET)255.9m2.g-1,最佳的顆粒分散性和最小的粒徑(50～80 nm),在500 mA·g-1電流密度下(下同)具有最大的比電容(Csp)154.5 F.g-1,與無SDS條件下制備的樣品Mn-0相比,Csp提高了約50%,Mn-0.2倍率特性和循環(huán)穩(wěn)定性明顯提高,等效串聯(lián)電阻(Rs)大幅度降低,僅僅O.120Ω。(2)在P123輔助條件下一步化學(xué)氧化法制備了PoPD/MnO2復(fù)合材料。結(jié)果表明：合成的PoPD/MnO2均為無定形弱晶相結(jié)構(gòu)。P123能有效地調(diào)控PoPD/MnO2的形貌、粒徑和分散性。在P123最佳加入量0.8 g (0.0035 mol·L-1)下制備的樣品PoPD/MnO2-0.8具有最佳的孔結(jié)構(gòu)和電容性能：SBET 123.2 m2·g-1和Csp 292.4 F·g-1,遠(yuǎn)高于未加P123的樣品PoPD/MnO2-0(47.2 m2·g-1和62.1 F·g-1),倍率特性、循環(huán)穩(wěn)定性得到提高,Rs、電荷轉(zhuǎn)移電阻(Rct)和擴(kuò)散阻抗(Zw)出現(xiàn)明顯降低。(3)采用水熱合成法制備分層次多孔納米MnO2/CeO2。結(jié)果表明,MnO2/CeO2分別為α-MnO2和螢石型CeO2,合成的樣品結(jié)晶性良好,顆粒狀的CeO2均勻負(fù)載于MnO2納米棒上,樣品尺寸明顯降低,團(tuán)聚現(xiàn)象顯著改善。MnO2/CeO2的SET高于原先單一組分,由單一組分的富微孔材料變化為典型的分層次富介孔材料。其中,樣品MnO2/CeO2-1的SBET和Csp分別達(dá)73.4 m2·g-1和274.3 F·g-1,遠(yuǎn)高于純MnO2(20.6 m2·g-1和190.2 F.g-1)和Ce02(63.6 m2.g-1和52.8 F·g-1)。500次GCD后,其Csp幾乎不再降低,1000次循環(huán)后,電容保持率高達(dá)93.9%,阻抗降低,是優(yōu)良的超級電容器電極材料。
[Abstract]:In this paper , MnO2 , PoPD / MnO2 and MnO2 / CeO2 were prepared by liquid phase co - precipitation method . The results showed that : ( 1 ) In the preparation of MnO2 and PoPD / MnO2 , MnO2 , PoPD / MnO2 and MnO2 / CeO2 were prepared . ( 2 ) PoPD / MnO2 composite was prepared by one - step chemical oxidation method under the auxiliary conditions of P123 . The results showed that the synthesized PoPD / MnO2 was amorphous weak crystal phase structure .

【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ137.12;TB33

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本文編號：1832756