本文關(guān)鍵詞：多孔四氧化三錳電極材料的制備及電化學(xué)性能的研究

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【摘要】：作為超級(jí)電容器電極材料,錳氧化合物因其理論容量高、資源豐富、對(duì)環(huán)境友好、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。本文采用溶劑熱方法制備了多孔結(jié)構(gòu)的四氧化三錳電極材料,研究了表面活性劑體系對(duì)四氧化三錳電極材料微觀結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。采用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)等方法對(duì)四氧化三錳電極材料的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征分析;采用恒電流充放電技術(shù)、循環(huán)伏安法、交流阻抗法等手段測(cè)試了四氧化三錳電極材料的電化學(xué)性能。以十六烷基三甲基溴化銨為表面活性劑制備多孔結(jié)構(gòu)的四氧化三錳電極材料,微觀結(jié)構(gòu)分析表明,四氧化三錳電極材料為四方晶系尖晶石結(jié)構(gòu)(空間群I41/amd),樣品呈現(xiàn)三維菜花狀形貌,由厚度約為100 nm的片層結(jié)構(gòu)自組裝而成。BET測(cè)試結(jié)果表明,四氧化三錳電極材料呈現(xiàn)典型的介孔材料特征,其比表面積為138.5 m2 g-1,孔徑分布在10 nm。電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明,在0.5 A g-1電流密度下,四氧化三錳電極材料的比容量為302 F g-1,在5 A g-1電流密度下5000次循環(huán)后,比容量保持率為90%。電化學(xué)阻抗譜測(cè)試結(jié)果表明,電極表面電化學(xué)反應(yīng)的電荷轉(zhuǎn)移電阻為0.52Ω。以十六烷基三甲基溴化銨和十二烷基硫酸鈉為陰陽(yáng)離子表面活性劑復(fù)配體系代替單一表面活性劑體系,制備了多孔結(jié)構(gòu)的四氧化三錳電極材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)陰陽(yáng)離子表面活性劑比例關(guān)系為1:1時(shí),可以獲得海綿狀納米結(jié)構(gòu)的四氧化三錳電極材料,樣品粒徑約為50 nm左右,無團(tuán)聚現(xiàn)象。電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明,海綿狀多孔結(jié)構(gòu)的四氧化三錳電極材料在0.5 A g-1電流密度下,比容量高達(dá)451 F g-1,比單一表面活性劑體系制備的菜花狀四氧化三錳電極材料的比容量提高了約49%。在5A g-1電流密度下10000次循環(huán)后,比容量保持率為91.9%。電化學(xué)阻抗譜測(cè)試結(jié)果表明,海綿狀多孔結(jié)構(gòu)的四氧化三錳電極材料電極表面電化學(xué)反應(yīng)的電荷轉(zhuǎn)移電阻為0.21Ω,比菜花狀四氧化三錳電極材料電荷轉(zhuǎn)移電阻減小了59.7%。
【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)】：TQ137.12

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