Bir-MnO2-rGO復合電極材料的制備及電化學性能研究.pdf

1、電化學電容器(Electrochemical Capacitors。ECs)是一種新型儲能元件，具有優(yōu)于化學電源的性能如循環(huán)壽命長、功率密度高、環(huán)境友好無污染等，其電極材料的研制是重點和難點之一。MnO2是贗電容電極材料，儲蓄豐富、電位窗口寬、理論比容量高達1370F/g、環(huán)境友好。然而，MnO2自身導電性差、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，解決此問題的有效途徑是將MnO2與其它電極材料復合。石墨烯因?qū)щ娦院?、比表面積大、機械性能好，可以為MnO2的沉積提

2、供很好的支撐。本論文制備出新型Bir-MnO2/rGO復合電極材料，即在rGO基底上垂直生長MnO2納米片陣列，擬通過調(diào)控反應(yīng)時間，更深入、更全面地研究Bir-MnO2/rGO復合電極材料的生長機理。然而，rGO作為基底，生產(chǎn)周期長且容易堆疊發(fā)生團聚，影響其性能，3D多孔碳材料的制備有望解決以上問題。本文主要工作是：
　　(1)利用水熱法在rGO表面原位生長層狀Bir-MnO2，通過調(diào)節(jié)水熱反應(yīng)時間（0.5 h、1 h、3 h、6

3、 h、12 h）制備復合電極材料，并分析結(jié)構(gòu)、形貌、電化學性能隨時間的變化。結(jié)果表明，隨著反應(yīng)時間的延長，材料可逆性能、倍率性能、比容量、循環(huán)壽命都隨之變好。當電流密度為0.5A/g時，這五個復合電極材料的比電容分別是：105.6、106.4、142.5、168.6和173.9F/g，且在電流密度為2 A/g下進行2000次循環(huán)充放電后電容保持率分別是：52.6％、69.7%、77.1%、80.5%和80.8%，說明當反應(yīng)6h，水熱反應(yīng)

4、基本結(jié)束。
　　(2)利用十六烷基三甲基溴化銨作為構(gòu)筑介孔孔道的軟模板，二氧化硅納米顆粒作為構(gòu)筑三維微孔結(jié)構(gòu)的硬模板，低聚物的酚醛樹脂為碳前驅(qū)體，發(fā)展了一種構(gòu)建介孔/微孔并存的三維復合孔碳材料，通過控制二氧化硅納米顆粒的大小實現(xiàn)制備不同孔隙度和孔隙聯(lián)通性的三維孔隙結(jié)構(gòu)，并測試了它的電化學性能。結(jié)果表明，這種材料的孔洞高度有序，孔徑大約在120 nm，碳支架較薄，在0.2 A/g的電流密度下，3D網(wǎng)絡(luò)碳材料的比電容為54Fg-1，接