本文關(guān)鍵詞：水熱法制備二氧化錳及其電化學(xué)性能的研究

  更多相關(guān)文章： 超級(jí)電容器 水熱法 MnO2 層狀石墨烯 電化學(xué)性能

【摘要】：超級(jí)電容器是一種新型的儲(chǔ)能元件，具備高的功率密度和長(zhǎng)的使用壽命，對(duì)其電極材料的研究是目前新能源領(lǐng)域研究的熱門。過渡金屬氧化物氧化錳是理想的超級(jí)電容器電極材料，其資源豐富、對(duì)環(huán)境無污染、理論比電容高。本論文以廉價(jià)的二氧化錳作為超級(jí)電容器的電極材料，采用XRD、SEM等方法對(duì)所制得的樣品進(jìn)行結(jié)構(gòu)與形貌的表征，采用恒流充放電、循環(huán)伏安、電化學(xué)阻抗等測(cè)試方法對(duì)二氧化錳材料的電化學(xué)特性進(jìn)行分析。主要研究?jī)?nèi)容如下： （1）水熱反應(yīng)溫度對(duì)MnO2的結(jié)構(gòu)形貌和電化學(xué)性能均有影響。當(dāng)反應(yīng)溫度為120℃、140℃和160℃時(shí)，得到了結(jié)晶性較差的二氧化錳，隨著溫度的升高，到180℃，得到結(jié)晶性較好的二氧化錳。對(duì)這四種樣品進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試，通過恒流充放電曲線計(jì)算出，120℃、140℃、160℃和180℃條件下制備的錳的氧化物的比電容分別為323F·g-1、354F·g-1、331F·g-1、282F·g-1。在140℃時(shí)取得最大比電容354F·g-1。 （2）水熱反應(yīng)時(shí)間對(duì)MnO2的結(jié)構(gòu)形貌和電化學(xué)性能均有影響。反應(yīng)溫度為140℃，隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，XRD衍射峰強(qiáng)度增加，樣品的結(jié)晶性加強(qiáng)，得到的均為二氧化錳。對(duì)它們進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試，通過恒流充放電曲線計(jì)算出，1h、2h、4h、6h、8h、12h和24h條件下制備的錳的氧化物的比電容分別為237F·g-1、375F·g-1、354F·g-1、321F·g-1、287F·g-1、261F·g-1和238F·g-1。隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，比電容呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。在2h時(shí)得到最大比電容375F·g-1。 （3）反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)所制得的錳的氧化物的結(jié)構(gòu)形貌和電化學(xué)性能均有一定的影響，通過實(shí)驗(yàn)得出，具有最好比電容特性的二氧化錳的制備條件為：反應(yīng)溫度為140℃，反應(yīng)時(shí)間為2h。 （4）MnO2中摻雜層狀石墨烯的比例對(duì)其電化學(xué)性能有很大的影響。本文中制備了MnO2中含層狀石墨烯20%、40%、60%、80%的復(fù)合電極。隨著層狀石墨烯含量的增加，，層狀石墨烯/MnO2電極的比電容先增大后減小，在層狀石墨烯含量為40%時(shí)，復(fù)合電極的比電容達(dá)到最大451F·g-1。得到的復(fù)合電極的比電容比比最佳條件下制備出的MnO2的純相MnO2的比電容提高了17%。
【關(guān)鍵詞】：超級(jí)電容器 水熱法 MnO2 層狀石墨烯 電化學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM53;O614.711
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-27
• 1.1 超級(jí)電容器概述11-13
• 1.1.1 超級(jí)電容器的優(yōu)點(diǎn)及挑戰(zhàn)11-13
• 1.1.2 超級(jí)電容器的應(yīng)用和發(fā)展13
• 1.2 超級(jí)電容器儲(chǔ)能機(jī)理13-15
• 1.2.1 雙電層電容器14-15
• 1.2.2 贗電容電容器15
• 1.2.3 混合型電容器15
• 1.3 超級(jí)電容器電極材料的研究進(jìn)展15-20
• 1.3.1 碳基電極材料16-18
• 1.3.2 導(dǎo)電聚合物電極材料18
• 1.3.3 金屬氧化物電極材料18-20
• 1.4 二氧化錳電極材料的研究進(jìn)展20-24
• 1.4.1 二氧化錳結(jié)構(gòu)特點(diǎn)20-21
• 1.4.2 二氧化錳材料的儲(chǔ)存電荷機(jī)理21-22
• 1.4.3 二氧化錳的合成方法22-24
• 1.5 本論文的研究?jī)?nèi)容24-27
• 第二章 實(shí)驗(yàn)試劑及其表征方法27-37
• 2.1 主要試劑及儀器27-28
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑27
• 2.1.2 儀器設(shè)備27-28
• 2.2 材料的結(jié)構(gòu)分析及表征28-29
• 2.2.1 X 射線衍射儀（XRD）28
• 2.2.2 掃描電鏡分析（SEM）28-29
• 2.3 電極的制備29
• 2.4 材料的電化學(xué)表征29-37
• 2.4.1 恒電流充放電法29-30
• 2.4.2 循環(huán)伏安法30-33
• 2.4.3 交流阻抗法33-35
• 2.4.4 循環(huán)壽命法35-37
• 第三章 水熱法制備 MnO2及其電化學(xué)性能研究37-51
• 3.1 引言37
• 3.2 樣品的制備37-38
• 3.2.1 反應(yīng)原理37
• 3.2.2 制備方法37-38
• 3.3 電極的制備38
• 3.4 電化學(xué)測(cè)試38
• 3.5 結(jié)果與討論38-49
• 3.5.1 水熱反應(yīng)溫度的影響38-43
• 3.5.2 水熱反應(yīng)時(shí)間的影響43-49
• 3.6 本章小結(jié)49-51
• 第四章 層狀石墨烯/氧化錳復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)性能研究51-61
• 4.1 引言51
• 4.2 樣品的制備51-52
• 4.3 電極的制備52
• 4.4 電化學(xué)測(cè)試52
• 4.5 結(jié)果與討論52-58
• 4.5.1 結(jié)構(gòu)形貌的影響52-54
• 4.5.2 電化學(xué)性能的影響54-58
• 4.6 本章小結(jié)58-61
• 第五章 結(jié)論與展望61-63
• 5.1 結(jié)論61-62
• 5.2 展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-75
• 致謝75-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文77

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

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本文編號(hào)：523386