錳氧化物基超級(jí)電容器電極材料的制備及性能研究.pdf

1、近些年來，超級(jí)電容器因?yàn)槠渲T多優(yōu)勢(shì)而逐漸受到越來越多的研究人員的關(guān)注，很多人都將其視為一種很具潛力的電化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)備。在目前研究中，碳基材料與過渡金屬氧化物的復(fù)合材料因?yàn)槠滟Y源豐富、價(jià)格低廉和環(huán)境友好以及良好的電化學(xué)性能而成為研究熱點(diǎn)。但是石墨烯材料的制備成為了該項(xiàng)研究的癥結(jié)所在，這是因?yàn)槭┎牧显谶€原的過程中容易發(fā)生團(tuán)聚而使得所制得的材料喪失了石墨烯的優(yōu)異性能。在本課題研究中，采用一定的方法來抑制石墨烯的團(tuán)聚，在隨后的過程中將所制得的

2、石墨烯基材料與錳氧化物復(fù)合，并測(cè)試復(fù)合材料的電化學(xué)性能。
　　通過在氧化石墨烯還原之前加入炭黑的方法，制得石墨烯-炭黑復(fù)合材料。通過對(duì)該材料進(jìn)行SEM形貌和拉曼表征，對(duì)比氧化石墨烯還原之前加入炭黑和氧化石墨烯還原之后加入炭黑所制得的樣品，發(fā)現(xiàn)炭黑的添加一定要在氧化石墨烯的還原之前進(jìn)行，否則即便加入還原之后加入炭黑也很得到炭黑阻止石墨烯團(tuán)聚的效果。而且炭黑的最佳添加比例為氧化石墨:炭黑=10:1。
　　在KMnO4與石墨烯-炭

3、黑復(fù)合材料中碳原子反應(yīng)制備的電極材料中，反應(yīng)溫度為120℃，KMnO4與石墨烯-炭黑復(fù)合材料的添加量分別為50mg和110mg時(shí)制備得到的樣品比電容最大，在電流密度為1A/g和0.5A/g時(shí)分別可以達(dá)到118F/g和146.7F/g。該反應(yīng)在120℃和150℃下不僅會(huì)生成Mn3O4，也會(huì)生成雜質(zhì)相MnOOH和MnCO3。并且隨著KMnO4濃度的增加，Mn3O4會(huì)逐漸發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，這樣會(huì)導(dǎo)致比電容的下降。
　　在KMnO4與乙二醇反

4、應(yīng)制備Mn3O4的樣品中，最大比電容在電流密度為1A/g和0.5A/g時(shí)分別僅為62.1F/g和77.9F/g。單純Mn3O4由于其電導(dǎo)率低下，并不能使Mn3O4完全發(fā)揮其優(yōu)良的贗電容特性。由于石墨烯-炭黑復(fù)合材料的存在，一方面提高了Mn3O4的電導(dǎo)率，另一方面使得Mn3O4結(jié)構(gòu)細(xì)化，增加其與電解液的接觸面積，進(jìn)而增大比電容。但是隨著石墨烯-炭黑復(fù)合材料的加入，反應(yīng)中也會(huì)生成一定的雜質(zhì)相。
　　綜合比較兩種不同的制備方法易知，KM