錳氧化物具有較高的理論比容量、價格低廉、含量豐富等優(yōu)點被認為是一種有前途的電極材料。但是較差的電子導電性和循環(huán)過程中結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定嚴重限制了其發(fā)展。本實驗通過構(gòu)建異質(zhì)結(jié)和復合碳材料來提升其電化學性能及循環(huán)穩(wěn)定性。同時,研究其在堿性電解液體系下充放電過程中微觀結(jié)構(gòu)的變化及儲能機理。通過一步水熱法結(jié)合退火處理制備了穩(wěn)定的MnO_x納米線@MnO_x納米片異質(zhì)結(jié)。MnO_x納米片均勻的生長在MnO_x納米線表面,提供了大比表面積和多的活性位點。該結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能(在1 A g^-1電流密度下容量為336 F g^-1)和良好的循環(huán)穩(wěn)定性。這主要歸因于具有穩(wěn)定骨架的一維納米線和提供更多活性位點的二維納米片之間的維度協(xié)同作用。進一步改善MnO_x納米線@MnO_x納米片核殼結(jié)構(gòu)的電子導電性,通過水熱法結(jié)合熱處理構(gòu)建了MnO_x@C@MnO_x異質(zhì)結(jié),該材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能(在1 A g<... 

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 超級電容器發(fā)展概況
        1.2.1 超級電容器儲能機理
        1.2.2 超級電容器電極材料
    1.3 錳氧化物電極材料概述
        1.3.1 錳氧化物的分類
        1.3.2 錳氧化物的電化學反應機理
        1.3.3 錳氧化物研究進展
    1.4 本課題的研究意義和內(nèi)容
第2章 實驗方法與表征
    2.1 實驗藥品與儀器
        2.1.1 實驗所需儀器
        2.1.2 實驗所需藥品
    2.2 電極的制備及電池組裝
        2.2.1 研究電極的制備
        2.2.2 對電極的制備
        2.2.3 三電極的組裝及測試
        2.2.4 非對稱超級電容器的組裝及測試
    2.3 電極材料性能表征
        2.3.1 電極材料物理性能表征
        2.3.2 電極材料電化學性能表征
第3章 MnO_x納米線@MnO_x納米片異質(zhì)結(jié)的制備及性能研究
    3.1 引言
    3.2 MnO_x納米線@MnO_x納米片異質(zhì)結(jié)電極材料的制備方法
    3.3 MnO_x納米線@MnO_x納米片異質(zhì)結(jié)電極材料的結(jié)構(gòu)和形貌分析
        3.3.1 XRD分析
        3.3.2 SEM分析
        3.3.3 TEM分析
    3.4 MnO_x納米線@MnO_x納米片異質(zhì)結(jié)電極材料的電化學性能分析
        3.4.1 GCD分析
        3.4.2 CV分析
        3.4.3 EIS分析
        3.4.4 循環(huán)性能分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 超長MnO_x納米線@C@MnO_x納米片核殼異質(zhì)結(jié)的制備及儲能機理研究.
    4.1 引言
    4.2 超長MnO_x納米線@C@MnO_x納米片核殼異質(zhì)結(jié)的制備
        4.2.1 N,S共摻多孔碳的制備
    4.3 超長MnO_x納米線@C@MnO_x納米片異質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)和形貌分析
        4.3.1 XRD分析
        4.3.2 SEM分析
        4.3.3 TEM分析
        4.3.4 N_2吸附脫附分析(BET分析)
        4.3.5 原位Raman分析和XRD分析
    4.4 超長MnO_x納米線@C@MnO_x納米片異質(zhì)結(jié)的電化學性能測試
        4.4.1 恒流充放電(GCD)測試
        4.4.2 循環(huán)伏安(CV)測試
        4.4.3 循環(huán)性能測試
        4.4.4 非對稱超級電容器組裝及測試
    4.5 本章小結(jié)
第5章 Mn_3O_4@r GO異質(zhì)結(jié)的制備及儲能機理研究
    5.1 引言
    5.2 Mn_3O_4@r GO異質(zhì)結(jié)的制備
    5.3 Mn_3O_4@r GO異質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)和形貌表征
        5.3.1 XRD分析
        5.3.2 Zeta電位分析
        5.3.3 SEM分析
        5.3.4 AFM分析
        5.3.5 TEM(HRTEM)分析及mapping分析
        5.3.6 N_2吸附脫附及孔徑分布分析
        5.3.7 原位Raman分析
        5.3.8 EQCM(電化學石英晶體微天平)分析
        5.3.9 第一性原理計算分析
    5.4 Mn_3O_4@r GO異質(zhì)結(jié)的電化學性能表征
        5.4.1 CV測試
        5.4.2 GCD測試
        5.4.3 EIS測試
        5.4.4 長循環(huán)性能測試
        5.4.5 非對稱超級電容器器件測試
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間承擔的科研任務與主要成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]氮氧共摻雜多孔碳片用于超高比容量的超級電容器（英文）[J]. 吳中,張新波.  Science China Materials. 2016(07)
[2]基于碳材料的可伸縮型超級電容器的研究進展（英文）[J]. 張熙悅,張昊喆,林子琦,于明浩,盧錫洪,童葉翔.  Science China Materials. 2016(06)
[3]二氧化錳及相關(guān)錳氧化物的晶體結(jié)構(gòu)、制備及放電性能（1）[J]. 夏熙.  電池. 2004(06)

博士論文
[1]多級陣列結(jié)構(gòu)與類固溶復合體系的構(gòu)筑及電化學儲能研究[D]. 張冠華.湖南大學 2016

碩士論文
[1]二氧化錳超級電容器電極材料的研究[D]. 鐘玲瓏.天津大學 2010



本文編號：3680706