本文關(guān)鍵詞：λ-MnO_2的制備及在二次鋅錳電池和氧電極催化中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著電子科技的發(fā)展,鋅錳電池作為歷史最悠久、發(fā)展最成熟的電池產(chǎn)品,其需求量及產(chǎn)量在逐年上升。然而,目前市場(chǎng)上的鋅錳電池基本為一次電池,使用后大量的丟棄不僅是對(duì)資源的浪費(fèi),也對(duì)自然環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。因此,探索研究循環(huán)性能好、充放電比容量高的二次鋅錳電池迫在眉睫。本論文通過實(shí)驗(yàn)合成一種尖晶石結(jié)構(gòu)的λ-MnO2,電化學(xué)實(shí)驗(yàn)顯示在偏酸性的混鹽溶液中,這種材料可充性能優(yōu)異,故將這種材料作為二次鋅錳電池的正極進(jìn)行研究。此外,在化學(xué)電源的成員中,作為新能源電池,燃料電池因具有高效、清潔、安全等優(yōu)點(diǎn),而顯示出廣闊的發(fā)展前景。然而,這種電池的瓶頸主要是氧電極催化劑。研究?jī)r(jià)格低廉、催化活性高的催化劑是燃料電池實(shí)現(xiàn)商品化的必經(jīng)之路。研究表明,二氧化錳的氧催化為“準(zhǔn)四電子氧氣還原催化歷程”,被認(rèn)為是能夠替代貴金屬的氧還原催化劑。本論文合成的λ-MnO2,材料的高比表面積以及大孔徑表明了該晶體有很好的催化性能,故將制備的λ-MnO2,作為氧電極催化劑進(jìn)行研究。全文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下：1.首先采用高溫固相法制備了前驅(qū)體LiMn2O4,接著通過酸處理前驅(qū)體得到λ-MnO2。通過一系列測(cè)試,確定了最佳合成條件為：常溫下0.2 mol/L的稀鹽酸不斷機(jī)械攪拌處理前驅(qū)體12 h。對(duì)比前驅(qū)體LiMn2O4,產(chǎn)物λ-MnO2,晶面間距、晶胞參數(shù)有所減小,晶胞有輕微的收縮現(xiàn)象。2.將合成的三維尖晶石結(jié)構(gòu)的λ-MnO2,應(yīng)用于二次鋅錳電池。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果顯示,電池的電化學(xué)反應(yīng)為擴(kuò)散控制,較傳統(tǒng)的堿性鋅錳電池工作電壓(0.6～1.5 V)相比,該電池的放電電壓為1.5～2.1 V,提高了50%左右。電池?fù)碛虚L(zhǎng)壽命,在充放電循環(huán)1000周期時(shí),比容量為99.0mAh/g,衰減為第一周期的77.28%。倍率實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在20C進(jìn)行充放電時(shí),電池依舊能給出38.3 mAh/g的放電比容量,能夠滿足快速充放電的供應(yīng)網(wǎng)。3.采用溶膠凝膠法合成了鈣鈦礦La0.8Ce0.2MnO3粉體,將其作為摻雜劑,應(yīng)用于λ-MnO2的氧電極催化的研究中。結(jié)果表明,λ-MnO2較電解二氧化錳產(chǎn)品催化性能有了明顯的提高；由于協(xié)同作用,同時(shí)摻雜La0.8Ce0.2MnO3后的催化劑較λ-MnO2有顯著提高,其中,摻雜劑以摻雜質(zhì)量比λ-MnO2:La0.8Ce0.2MnO3=10:1時(shí),催化性能最優(yōu)。
【關(guān)鍵詞】：LiMn_2O_4 λ-MnO_2 二次鋅錳電池 鈣鈦礦 氧電極催化劑
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ137.12;O643.36
【目錄】：

• 摘要4-6
• abstract6-15
• 第一章 緒論15-29
• 1.1 前言15-16
• 1.2 二氧化錳的結(jié)構(gòu)16-19
• 1.2.1 α-MnO_217
• 1.2.2 β-MnO_217-18
• 1.2.3 γ-MnO_218
• 1.2.4 ε-Mn0_218
• 1.2.5 δ-MnO_218-19
• 1.2.6 λ-MnO_219
• 1.3 二氧化錳的制備19-23
• 1.3.1 固相法20
• 1.3.2 溶膠凝膠法20-21
• 1.3.3 水熱法21
• 1.3.4 電化學(xué)沉積法21-22
• 1.3.5 溶液共沉淀法22-23
• 1.3.6 微乳法23
• 1.3.7 前驅(qū)體法23
• 1.4 二氧化錳的應(yīng)用23-27
• 1.4.1 超級(jí)電容器的應(yīng)用24
• 1.4.2 鋰電池的電極材料24-26
• 1.4.3 吸附材料和污染物處理材料26
• 1.4.4 催化劑26-27
• 1.4.5 鋅錳電池27
• 1.5 選題意義27-29
• 第二章 λ-MnO_2的制備和表征29-41
• 2.1 引言29-30
• 2.2 錳酸鋰前驅(qū)體和λ-MnO_2的制備30-32
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑30-31
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器31
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟31-32
• 2.3 結(jié)果與討論32-40
• 2.3.1 前驅(qū)體LiMn_2O_4的形貌結(jié)構(gòu)特征32-35
• 2.3.2 λ-MnO_2的形貌結(jié)構(gòu)特征35-40
• 2.4 本章小結(jié)40-41
• 第三章 λ_MnO_2在二次鋅錳電池的應(yīng)用研究41-57
• 3.1 引言41
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分41-43
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑41-42
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器42
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟42
• 3.2.4 表征方法42-43
• 3.3 結(jié)果與討論43-55
• 3.4 本章小結(jié)55-57
• 第四章 摻雜鈣鈦礦La_(0.8)Ce_(0.2)MnO_3的λ-MnO_2作為氧電極催化劑的研究57-73
• 4.1 引言57-58
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分58-62
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑58-59
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器59
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟59-61
• 4.2.4 表征方法61-62
• 4.3 結(jié)果與討論62-71
• 4.3.1 鈣鈦礦La_(0.8)Ce_(0.2)MnO_3的結(jié)構(gòu)表征62-66
• 4.3.2 摻雜La_(0.8)Ce_(0.2)MnO_3的λ-MnO_2的形貌結(jié)構(gòu)表征66-67
• 4.3.3 摻雜La_(0.8)Ce_(0.2)MnO_3對(duì)λ-MnO_2電極電化學(xué)性能的影響67-71
• 4.4 本章小結(jié)71-73
• 第五章 結(jié)論73-75
• 參考文獻(xiàn)75-83
• 致謝83-85
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文85-87
• 作者與導(dǎo)師簡(jiǎn)介87-88
• 附件88-89

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 黃慶華,李振亞,王為;電池用氧電極催化劑的研究現(xiàn)狀[J];電源技術(shù);2003年S1期

2 陳野;張巍;張尊波;;熔鹽法制備二氧化錳及其電化學(xué)性能[J];精細(xì)化工;2009年02期

3 薛兆輝;劉兆臨;馬方偉;孫麗萍;霍麗華;趙輝;;水熱法合成α-MnO_2納米棒及其電化學(xué)性能[J];無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào);2012年04期

4 張寶宏,張娜;納米MnO_2超級(jí)電容器的研究[J];物理化學(xué)學(xué)報(bào);2003年03期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王閏冬;新型層狀二氧化錳的高壓助熔劑合成[D];吉林大學(xué);2011年

  本文關(guān)鍵詞：λ-MnO_2的制備及在二次鋅錳電池和氧電極催化中的應(yīng)用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：400038