本文關(guān)鍵詞：鈷錳氧化物復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)性能研究

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【摘要】：目前錳氧化物和鈷氧化物做為超級(jí)電容器的電極材料而被廣泛地研究。錳氧化物具有較高的理論比容量,但它的電子導(dǎo)電性很差,導(dǎo)致它的實(shí)際比容量遠(yuǎn)沒有達(dá)到理論比容量;鈷氧化物同樣具有高理論比容量,并且還具備良好的電子導(dǎo)電性,然而鈷氧化物的價(jià)格要比其它廉價(jià)過渡金屬氧化物昂貴,并且在使用過程中會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染,這些缺點(diǎn)限制了鈷氧化物的應(yīng)用。本文主要運(yùn)用摻雜、取代和包覆多種方法將錳氧化物和鈷氧化物進(jìn)行復(fù)合改性,改善材料的電子導(dǎo)電性,促進(jìn)離子擴(kuò)散,降低成本,制備兼具優(yōu)良電化學(xué)性能和價(jià)格低廉特點(diǎn)的復(fù)合材料,并表征材料、測(cè)試性能,分析結(jié)果。采用水熱法對(duì)Mn_3O_4摻雜鈷后,它的六角形納米片直徑變小,電子導(dǎo)電性提高,擴(kuò)散阻抗減小。在鈷的摻雜比例為1.0%時(shí),0.5 Ag~(-1)的電流密度下其放電比容量達(dá)到307.9 Fg~(-1),高于未摻雜鈷的242.5 Fg~(-1);在10 Ag~(-1)時(shí)仍有201.2 Fg~(-1),容量保持率為65.28%,并在1000次循環(huán)后基本保持不變。用低廉的錳氧化物部分取代昂貴的鈷氧化物,采用簡單的液相共沉淀法合成鈷錳二元金屬氧化物(Co_(1.5)Mn_(1.5)O_4)納米片,確定了添加氯化鈷和氯化錳的最佳摩爾比為1:1。Co_(1.5)Mn_(1.5)O_4具有的納米片結(jié)構(gòu)、高比表面積、合適的孔徑分布及良好的電子導(dǎo)電性使其表現(xiàn)出了卓越的電化學(xué)性能:在0.5 Ag~(-1)時(shí)放電比容量高達(dá)472.5 Fg~(-1),經(jīng)歷1000次充放電循環(huán)幾乎沒有衰減,10 Ag~(-1)時(shí)仍然可以保持338.5 Fg~(-1)。用導(dǎo)電性較差、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定但比表面積大的超薄MnO2納米片包覆導(dǎo)電性良好、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的Co3O4納米線,在泡沫鎳上制備了Co_3O_4@MnO_2核殼陣列復(fù)合電極材料,其放電比容量在0.5 Ag~(-1)時(shí)高達(dá)533.9 Fg~(-1),10 Ag~(-1)時(shí)仍能保持63.9%,且經(jīng)過2000次循環(huán)后的容量保持率依然接近100%。
【關(guān)鍵詞】：錳氧化物 鈷氧化物 復(fù)合 超級(jí)電容器
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB33;O646
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-29
• 1.1 引言11
• 1.2 超級(jí)電容器概述11-14
• 1.2.1 超級(jí)電容器分類11-12
• 1.2.2 超級(jí)電容器的儲(chǔ)能機(jī)理12-13
• 1.2.3 超級(jí)電容器的結(jié)構(gòu)組成13-14
• 1.3 超級(jí)電容器的電極材料14-21
• 1.3.1 碳電極材料14-16
• 1.3.2 導(dǎo)電聚合物電極材料16
• 1.3.3 過渡金屬氧化物電極材料16-19
• 1.3.4 復(fù)合電極材料19-21
• 1.4 本課題的研究目的及主要內(nèi)容21-22
• 參考文獻(xiàn)22-29
• 第2章 實(shí)驗(yàn)方法29-35
• 2.1 實(shí)驗(yàn)藥品和儀器29-30
• 2.2 電極材料的制備30-31
• 2.2.1 水熱法制備鈷摻雜的六角形Mn_3O_4納米片30
• 2.2.2 二元金屬氧化物Co_(1.5)Mn_(1.5)O_4的制備30-31
• 2.2.3 在泡沫鎳上生長具有核殼結(jié)構(gòu)的Co_3O_4@MnO_2陣列31
• 2.3 電極制備及超級(jí)電容器組裝31-32
• 2.3.1 電極制備31-32
• 2.3.2 超級(jí)電容器組裝32
• 2.4 材料表征32-33
• 2.4.1 X-射線衍射分析(XRD)32
• 2.4.2 場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)32-33
• 2.4.3 透射電子顯微鏡分析(TEM)33
• 2.4.4 比表面積分析33
• 2.5 電化學(xué)性能測(cè)試33-35
• 2.5.1 循環(huán)伏安測(cè)試(CV)33-34
• 2.5.2 恒電流充放電測(cè)試(GC)34
• 2.5.3 電化學(xué)交流阻抗測(cè)試(EIS)34-35
• 第3章 鈷摻雜的六角形Mn_3O_4納米片的制備及其電化學(xué)性能的研究35-44
• 3.1 材料表征35-37
• 3.1.1 XRD分析35-36
• 3.1.2 SEM分析36-37
• 3.2 電化學(xué)性能測(cè)試37-42
• 3.2.1 循環(huán)伏安測(cè)試37-38
• 3.2.2 恒流充放電測(cè)試38-39
• 3.2.3 倍率性能測(cè)試39-40
• 3.2.4 交流阻抗測(cè)試40-41
• 3.2.5 循環(huán)壽命測(cè)試41-42
• 3.3 本章小結(jié)42-43
• 參考文獻(xiàn)43-44
• 第4章 二元金屬氧化物Co_(1.5)Mn_(1.5)O_4的制備及其電化學(xué)性能的研究44-56
• 4.1 鈷錳最優(yōu)反應(yīng)比例的探索44-45
• 4.1.1 不同反應(yīng)比例下循環(huán)伏安分析44-45
• 4.1.2 不同反應(yīng)比例下恒流充放電分析45
• 4.2 材料表征45-49
• 4.2.1 XRD分析45-46
• 4.2.2 SEM分析46-47
• 4.2.3 TEM分析47-48
• 4.2.4 比表面積與孔徑分布48-49
• 4.3 電化學(xué)性能測(cè)試49-53
• 4.3.1 循環(huán)伏安測(cè)試49-50
• 4.3.2 恒流充放電測(cè)試50-51
• 4.3.3 倍率性能測(cè)試51-52
• 4.3.4 循環(huán)壽命測(cè)試52-53
• 4.3.5 交流阻抗測(cè)試53
• 4.4 本章小結(jié)53-55
• 參考文獻(xiàn)55-56
• 第5章 Co_3O_4@MnO_2核殼陣列復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)性能的研究56-66
• 5.1 材料表征56-59
• 5.1.1 XRD分析56-57
• 5.1.2 SEM分析57-58
• 5.1.3 TEM分析58-59
• 5.2 電化學(xué)性能測(cè)試59-64
• 5.2.1 循環(huán)伏安測(cè)試59-60
• 5.2.2 恒流充放電測(cè)試60-61
• 5.2.3 倍率性能測(cè)試61-62
• 5.2.4 循環(huán)壽命測(cè)試62-63
• 5.2.5 交流阻抗測(cè)試63-64
• 5.3 本章小結(jié)64
• 參考文獻(xiàn)64-66
• 結(jié)論66-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果68-70
• 致謝70

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1 童輝,雷家珩,陳永熙,郭麗萍,杜小弟,陳連喜;從鋰錳氧化物中分離回收鋰和錳[J];無機(jī)鹽工業(yè);2004年03期

2 王莉;徐伏;曹云麗;韓永軍;馮云曉;;介孔錳氧化物的制備研究進(jìn)展[J];中國錳業(yè);2010年01期

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5 蘇錫曉;楊金賢;張梅英;曹繼漢;;不溶性錳氧化物陽極的制備及其陽極特性[J];鹽湖科技資料;1981年Z1期

6 黃務(wù)滌,殷雁,趙連剛,趙玉華;直接合金化過程中錳氧化物與鋼液的作用[J];北京鋼鐵學(xué)院學(xué)報(bào);1988年04期

7 朱月香;楊駿英;嚴(yán)洪杰;;錳氧化物在載體上存在狀態(tài)的研究[J];天然氣化工(C1化學(xué)與化工);1993年02期

8 陶英,李偉善;隧道狀和層狀錳氧化物的合成[J];中國錳業(yè);2003年02期

9 蔡香民;錳氧化物的結(jié)構(gòu)[J];淮北煤師院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2002年01期

10 王永在;廖立兵;黃振宇;;多孔錳氧化物材料的制備與性能研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2004年06期

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1 緱玲玲;袁中直;;介孔錳氧化物的制備研究進(jìn)展[A];第十三次全國電化學(xué)會(huì)議論文摘要集（下集）[C];2005年

2 孫繼榮;沈保根;熊昌民;黃康權(quán);;錳氧化物異質(zhì)結(jié)磁場(chǎng)效應(yīng)及光伏特效應(yīng)研究[A];第四屆全國磁性薄膜與納米磁學(xué)會(huì)議論文集[C];2004年

3 劉俊明;張娜;董帥;;多鐵性錳氧化物中的磁性與非磁性摻雜[A];2011中國材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

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6 趙云虎;呂黠物;劉凡;陳述林;閔敏;邱國紅;;電化學(xué)制備不同結(jié)構(gòu)錳氧化物及其電容特性研究[A];中國化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第10分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

7 董帥;劉俊明;;龐磁電阻錳氧化物相分離的模擬[A];2004年材料科學(xué)與工程新進(jìn)展[C];2004年

8 陳玉紅;唐致遠(yuǎn);;磷酸鎂包覆的鋰鈷鎳錳氧化物的合成與性能的研究[A];中國化學(xué)會(huì)第二十五屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集（上冊(cè)）[C];2006年

9 王曉英;張曉鳳;馬艾;林深;;恒電位法制備繅絲狀錳氧化物[A];中國化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第05分會(huì)：無機(jī)化學(xué)[C];2014年

10 I.D.Brown;K.B釨rner;;鈣鈦礦型錳氧化物的電磁相圖[A];第十屆全國相圖學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2000年

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1 本報(bào)記者 王俊鳴;百年電池變了樣[N];科技日?qǐng)?bào);2006年

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1 王桂玲;錳氧化物電極材料的制備及其在堿性介質(zhì)中的電容特性研究[D];燕山大學(xué);2015年

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4 魯文建;電子型摻雜錳氧化物相分離的研究[D];中國科學(xué)院研究生院（合肥物質(zhì)科學(xué)研究院）;2007年

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6 馬驍;層狀鈣鈦礦型錳氧化物的磁性和電性[D];中國科學(xué)院研究生院（物理研究所）;2005年

7 李林;錳氧化物低維結(jié)構(gòu)制備及物性研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

8 劉新軍;鈣鈦礦型錳氧化物的結(jié)構(gòu)、磁和電輸運(yùn)性質(zhì)[D];天津大學(xué);2007年

9 陶永梅;多鐵錳氧化物的相分離和相競爭研究[D];南京大學(xué);2012年

10 李金成;負(fù)載錳氧化物濾料對(duì)高錳地下水處理技術(shù)研究[D];中國海洋大學(xué);2011年

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1 王小燕;微波場(chǎng)對(duì)鋰、鈷、錳氧化物物相轉(zhuǎn)變規(guī)律影響的研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

2 楊柳;新生態(tài)純錳氧化物吸附劑的制備及其吸附除鎘性能及機(jī)理研究[D];河北科技大學(xué);2012年

3 張國偉;鈷錳氧化物復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)性能研究[D];燕山大學(xué);2016年

4 陳霄;生物錳氧化物及其炭化改性產(chǎn)物去除靛藍(lán)二磺酸鈉的研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

5 裴媛筠;深海微生物錳氧化物對(duì)銀的吸附機(jī)制和解吸研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

6 黃志元;A、B位摻雜對(duì)鈣鈦礦重稀土錳氧化物的結(jié)構(gòu)與磁性的影響[D];華南理工大學(xué);2016年

7 張乾;多孔結(jié)構(gòu)錳氧化物的控制合成與特性研究[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2010年

8 付軍力;錳氧化物催化劑的制備及其催化性能研究[D];南昌航空大學(xué);2014年

9 周靜曉;深海細(xì)菌錳氧化物特性和對(duì)砷的氧化解毒研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

10 韓曉;纖維負(fù)載錳氧化物催化劑的制備及其室溫降解甲醛性能研究[D];北京建筑大學(xué);2015年

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本文編號(hào)：795343