本文關(guān)鍵詞：混合型超級(jí)電容器的制備及其電化學(xué)性能研究

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【摘要】：在過渡金屬氧化物中MnO_2由于其理論比電容較高、環(huán)境友好、安全、來源廣泛且價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)成為了一種有前途的電極活性材料,而石墨烯由于較大的比電容、較小的電阻率,較高的電子遷移率以及卓越的電化學(xué)穩(wěn)定性而廣泛的應(yīng)用于超級(jí)電容器中。實(shí)驗(yàn)利用水熱法制備正極活性材料,以還原氧化石墨烯(RGO)為負(fù)極活性材料,組裝即獲得性能良好的混合型超級(jí)電容器。采用水熱法制備正極活性材料,根據(jù)正交表確定最佳反應(yīng)條件:反應(yīng)物濃度為0.05 mol/L,水熱時(shí)間10 h,水熱溫度150℃,p H值7,反應(yīng)物比例1:1,由此獲得的Mn O_2比電容為66 F·g-1,摻雜Fe元素或是Ni元素都可以提高活性材料的比電容,4 mol%Fe-Mn O_2的比電容為119 F·g-1,而2 mol%NiMn O_2的比電容可達(dá)111 F·g-1,繼續(xù)復(fù)合RGO,4 mol%Fe-Mn O_2/2 wt%RGO的比電容為144 F·g-1,而2 mol%Ni-Mn O_2/2 wt%RGO的比電容也提高了23%,由此可以發(fā)現(xiàn),摻雜Fe元素、Ni元素或是復(fù)合RGO都可以有效的提高M(jìn)n O_2的電化學(xué)性能。利用Hummers法制備GO并通過水熱法在180℃反應(yīng)24 h得到RGO,利用XRD、TEM及FT-IR對(duì)GO及RGO進(jìn)行表征可以確定其形貌結(jié)構(gòu),通過電化學(xué)工作站可以測得RGO的比電容為110 F·g-1。根據(jù)兩極的電荷守恒進(jìn)行正、負(fù)極質(zhì)量匹配,以4 mol%Fe-Mn O_2/2 wt%RGO、2 mol%Ni-MnO_2/2 wt%RGO為正極活性材料,以RGO為負(fù)極活性材料對(duì)混合型超級(jí)電容器進(jìn)行組裝,通過電化學(xué)測試可以測得4 mol%FeMn O_2/2 wt%RGO//RGO的比電容為51.2 F·g-1,而2 mol%Ni-Mn O_2/2 wt%RGO//RGO的比電容則為45.6 F·g-1。
【關(guān)鍵詞】：混合型超級(jí)電容器 二氧化錳 還原氧化石墨烯 復(fù)合材料
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ137.12;TM53
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 課題背景11-12
• 1.2 超級(jí)電容器概述12-14
• 1.2.1 超級(jí)電容器分類12
• 1.2.2 超級(jí)電容器機(jī)理12-14
• 1.3 超級(jí)電容的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.1 超級(jí)電容器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.2 混合型超級(jí)電容器的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 課題研究意義及主要內(nèi)容16-18
• 第2章 制備方法與實(shí)驗(yàn)過程18-26
• 2.1 實(shí)驗(yàn)所用原料及試劑18-19
• 2.2 實(shí)驗(yàn)主要儀器及設(shè)備19
• 2.3 實(shí)驗(yàn)工藝及條件19-23
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)的工藝流程圖19-21
• 2.3.2 MnO_2的制備21
• 2.3.3 Ni-MnO_2及Fe-MnO_2的制備21
• 2.3.4 氧化石墨烯的制備21-22
• 2.3.5 氧化石墨烯的還原22
• 2.3.6 Ni-MnO_2/RGO及Fe-MnO_2/RGO的制備22
• 2.3.7 正負(fù)電極片的制備22-23
• 2.3.8 混合型超級(jí)電容器的組裝23
• 2.4 測試與表征方法23-25
• 2.4.1 X-射線衍射分析（XRD）23-24
• 2.4.2 掃描電子顯微鏡（SEM）24
• 2.4.3 透射電子顯微鏡（TEM）24
• 2.4.4 傅里葉紅外光譜（FT-IR）24
• 2.4.5 循環(huán)伏安曲線（CV）24-25
• 2.4.6 交流阻抗分析25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第3章 正極活性材料的制備及其電化學(xué)性能研究26-48
• 3.1 前言26
• 3.2 MnO_2制備條件的研究26-32
• 3.2.1 正交試驗(yàn)分析26-28
• 3.2.2 反應(yīng)物比例分析28-30
• 3.2.3 不同反應(yīng)物比例所制MnO_2的循環(huán)伏安分析30-31
• 3.2.4 不同反應(yīng)物比例所制MnO_2的交流阻抗分析31-32
• 3.3 Fe-MnO_2、Ni-MnO_2的形貌分析32-34
• 3.3.1 Fe-MnO_2、Ni-MnO_2的XRD分析32-33
• 3.3.2 Fe-MnO_2、Ni-MnO_2的SEM分析33-34
• 3.4 Fe-MnO_2的電化學(xué)性能分析34-36
• 3.4.1 Fe-MnO_2的CV曲線研究34-35
• 3.4.2 Fe-MnO_2的交流阻抗研究35-36
• 3.5 Ni-MnO_2的電化學(xué)性能分析36-38
• 3.5.1 Ni-MnO_2的CV曲線研究36-37
• 3.5.2 Ni-MnO_2的交流阻抗研究37-38
• 3.6 Fe-MnO_2/RGO、Ni-MnO_2/RGO的形貌分析38-40
• 3.6.1 Fe-MnO_2/RGO、Ni-MnO_2/RGO的XRD分析38-39
• 3.6.2 Fe-MnO_2/RGO、Ni-MnO_2/RGO的TEM分析39-40
• 3.7 Fe-MnO_2/RGO復(fù)合材料的電化學(xué)性能40-42
• 3.7.1 Fe-MnO_2/RGO的CV曲線研究40-42
• 3.7.2 Fe-MnO_2/RGO的交流阻抗研究42
• 3.8 Ni-MnO_2/RGO復(fù)合材料的電化學(xué)性能42-46
• 3.8.1 Ni-MnO_2/RGO的CV曲線研究42-44
• 3.8.2 Ni-MnO_2/RGO的交流阻抗研究44-46
• 3.9 本章小結(jié)46-48
• 第4章 負(fù)極活性材料的制備及電容器組裝48-58
• 4.1 前言48
• 4.2 RGO的物相及形貌分析48-51
• 4.2.1 GO以及RGO的XRD分析48-49
• 4.2.2 GO以及RGO的紅外光譜分析49-50
• 4.2.3 GO以及RGO的TEM分析50-51
• 4.3 RGO的電化學(xué)性能研究51-53
• 4.3.1 RGO的CV曲線分析及兩極質(zhì)量的匹配51-52
• 4.3.2 RGO的交流阻抗研究52-53
• 4.4 混合型超級(jí)電容器的電化學(xué)性能分析53-57
• 4.4.1 混合型超級(jí)電容器的組裝53-54
• 4.4.2 混合型超級(jí)電容器的CV曲線分析54-55
• 4.4.3 混合型超級(jí)電容器的交流阻抗分析55-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 結(jié)論58-59
• 參考文獻(xiàn)59-64
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文64-65
• 致謝65

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