MnO2基納米材料用于超級(jí)電容器電極材料的研究.pdf

1、本文主要從化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面對(duì)MnO2電極材料進(jìn)行修飾研究。在化學(xué)組成方面，分別選用了一種兩親性炭材料（CP-A5）和高導(dǎo)電的導(dǎo)電炭黑（科琴黑KB）為炭質(zhì)基體，合成了納米層面上的中空復(fù)合材料MnO2/CP-A5和自身具備高導(dǎo)電性的MnO2/KB的電極材料；在結(jié)構(gòu)修飾方面，構(gòu)建了單殼層中空MnO2微方結(jié)構(gòu)和雙殼層中空MnO2微球結(jié)構(gòu)。
　　CP-A5促使前驅(qū)體MnCO3的形貌由微方變成了微球，尺寸由450 nm縮減為300 nm

2、，基本構(gòu)筑單元由二維納米片變成了納米碎片。最終產(chǎn)物MnO2中空微方和MnO2/CP-A5中空微球很好地保持了它們各自前驅(qū)體的形貌，并且繼承了它們各自的構(gòu)筑單元。電化學(xué)數(shù)據(jù)表明，和MnO2中空微方相比較，MnO2/CP-A5中空微球不僅表現(xiàn)出更高的比容量和更小的電阻（包括電極的固有電阻、法拉第反應(yīng)阻抗和離子擴(kuò)散-轉(zhuǎn)移阻抗），而且還表現(xiàn)出更好的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性。這主要?dú)w功于MnO2/CP-A5具有更小的顆粒尺寸、誘導(dǎo)的球形形貌以及被修飾的電

3、極/電解液界面。
　　利用自模板法，對(duì)前驅(qū)體MnCO3進(jìn)行了兩次的氧化-酸溶解循環(huán)處理，制備了雙殼層中空MnO2微球。X射線衍射技術(shù)（XRD）、紅外光譜（FTIR）、場(chǎng)掃描電鏡（FESEM）和投射電鏡（TEM）共同記錄了在整個(gè)合成過程中樣品在組成和結(jié)構(gòu)方面的演變。雙殼層中空MnO2微球表現(xiàn)出出色的倍率性能，當(dāng)電流密度由0.2 Ag-1增大25倍到5 Ag-1時(shí)，其容量保持率為86.2％。
　　利用KMnO4和C之間的氧化還原

4、反應(yīng)，將MnO2納米結(jié)構(gòu)均勻直接地沉積到高導(dǎo)電的KB基體上。通過控制復(fù)合物中MnO2的含量，可以實(shí)現(xiàn)電極中導(dǎo)電劑的零添加。當(dāng)MnO2的含量為37%時(shí)，KB-MnO2-37的比容量為252 Fg-1。以KB-MnO2-37為正極材料，KB和磺化瀝青活性炭SPs-70-2分別為負(fù)極材料，組裝 KB//KB-MnO2-37和SPs-70-2//KB-MnO2-37非對(duì)稱水系電容器。其中，KB//KB-MnO2-37非對(duì)稱電容器表現(xiàn)出良好的倍率