本文關(guān)鍵詞：MOFs基錳氧化物及其復(fù)合碳材料的制備及其電化學(xué)性能研究　出處：《新疆大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：近年來,化石燃料短缺和環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重,清潔能源儲存與轉(zhuǎn)化輸出的材料及器件的開發(fā)受到人們的普遍關(guān)注。超級電容器作為新型能量的儲存與輸出裝置具有大的能量密度、高的循環(huán)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。本論文主要開展以錳基金屬有機(jī)框架化合物為前驅(qū)體合成不同錳氧化物、錳氧化物復(fù)合碳材料及雙金屬復(fù)合氧化物的制備及超級電容器性能研究,全文主要研究內(nèi)容如下:1.室溫下以氯化錳為金屬鹽、甲酸為配體、甲胺為模板制備了錳-甲酸金屬框架化合物[(CH_3NH_3)Mn(HCOO)_3],然后通過水熱條件下堿液處理[(CH_3NH_3)Mn(HCOO)_3]得到了四氧化三錳空心立方塊和實(shí)心納米球。研究了堿液與[(CH_3NH_3)Mn(HCOO)_3]的反應(yīng)比例、反應(yīng)時間對產(chǎn)物四氧化三錳形貌的影響。電化學(xué)研究結(jié)果表明,在電流密度0.3 A g-1下,四氧化三錳空心立方塊和實(shí)心納米球的比電容分別為176和150 F g-1,在電流密度2 A g-1下,循環(huán)8000圈后電容保持率分別為95%和86%。四氧化三錳空心立方塊和實(shí)心納米球的比電容雖然不高,但循環(huán)穩(wěn)定性很好。2.水熱條件下,用NaOH溶液處理[(CH_3NH_3)Mn(HCOO)_3]與碳納米管(CNT)混合溶液,直接制備了Mn_3O_4/CNT復(fù)合材料。結(jié)構(gòu)分析結(jié)果表明,粒徑10 nm左右的Mn_3O_4均勻負(fù)載在碳納米管上,復(fù)合材料Mn_3O_4/CNT的比表面積為87.8 m2g-1,孔徑分布主要集中在6.5 nm。電化學(xué)研究結(jié)果表明,Mn_3O_4/CNT電極材料在0.5 A g-1的電流密度下比電容高達(dá)206 F g-1。在大電流密度5 A g-1下,循環(huán)8000圈后電容保持率為77.3%,與純的Mn_3O_4相比Mn_3O_4/CNT的比電容及循環(huán)穩(wěn)定性均有了很大的提高。3.采用過硫酸銨氧化法,以煅燒前驅(qū)物[(CH_3NH_3)Mn(HCOO)_3]得到的四氧化三錳及碳納米管為原料,成功制備了片層結(jié)構(gòu)MnO_2/CNT復(fù)合材料,探討了碳納米管的添加量對MnO_2/CNT的微觀形貌及電化學(xué)性能的影響。其中復(fù)合材料MnO_2/CNT-10的比表面積為253.8 m2 g-1,孔徑分布主要集中在5 nm左右。電化學(xué)研究結(jié)果表明,復(fù)合材料MnO_2/CNT-10具有優(yōu)異的儲能性能。在0.5 A g-1的電流密度下,MnO_2/CNT比電容為215 F g-1,在大電流密度5 A g-1下,循環(huán)8000圈后MnO_2/CNT的比電容保持率為109%。4.利用金屬甲酸框架化合物形貌易于調(diào)控、不同金屬離子可以均勻摻雜在化合物結(jié)構(gòu)中的優(yōu)點(diǎn),以雙金屬甲酸框架化合物[(CH_3NH_3)Mn_(0.5)Co_(0.5)(HCOO)_3]為前驅(qū)物,在空氣氣氛中煅燒制備了多孔尖晶石型復(fù)合氧化物Co_(1.5)Mn_(1.5)O_4。復(fù)合氧化物Co_(1.5)Mn_(1.5)O_4的比表面積為32.5 m2 g-1,孔徑分布主要集中在4.5 nm左右。電化學(xué)研究結(jié)果表明,在0.5 A g-1的電流密度下,Co_(1.5)Mn_(1.5)O_4的比電容為310F g-1。在1 A g-1的電流密度下,循環(huán)2000圈后比電容保持為初始電容的113%。與相同方法制備的單金屬錳氧化物Mn_3O_4相比,復(fù)合氧化物具有更高的比電容和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。
【學(xué)位授予單位】：新疆大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB332;TM53

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1325581