超級(jí)電容器用氧化錳及其復(fù)合材料的制備.pdf

1、隨著能源的消耗以及由此引起的環(huán)境問題,新能源越來越受到世界范圍的重視。而超級(jí)電容器作為新型的能源儲(chǔ)存設(shè)備,備受關(guān)注。超級(jí)電容器電極材料是影響超級(jí)電容器能源儲(chǔ)存性能的主要因素。金屬氧化物由于具有高能量密度、高比電容和極好的可逆性,而被廣泛作為超級(jí)電容器的電極材料。本文采用廉價(jià)的二氧化錳和C/MnOx復(fù)合物作為電極材料,通過掃描電鏡(SEM)、熱分析(TG)、X射線衍射(XRD)等表征手段研究了其物理性能,通過交流阻抗測(cè)試、恒流充放電和循環(huán)

2、伏安表征其電化學(xué)性能。主要研究內(nèi)容如下:
　　1.以 KMnO4為氧化劑,N4(CH2)6為還原劑,通過水熱法制備了Birnessite相δ-MnO2。通過SEM觀察到產(chǎn)物形貌為團(tuán)聚的顆粒狀,研究了反應(yīng)溫度對(duì)樣品電化學(xué)性能的影響,得出在水熱溫度為100℃,反應(yīng)時(shí)間6h下制備的二氧化錳電化學(xué)性能最優(yōu),比電容值達(dá)到最大。研究了不同電解液中的電化學(xué)性能,在0.1M Li2SO4與1M Na2SO4的混合電解液中表現(xiàn)出最好的電容行為,在1

3、M KOH電解液中比電容最大。
　　2.采用三聚氰胺-酚醛樹脂作為碳源,Mn(CH3COO)2·4H2O作為錳源,通過正交實(shí)驗(yàn)法和條件實(shí)驗(yàn)制備了不同條件下的C/MnOx復(fù)合物。樣品的最優(yōu)制備條件為:炭化溫度為800℃,恒溫2h,升溫速率為4℃/min,醋酸錳用量為12％,活化溫度300℃,活化時(shí)間80min和升溫速率7℃/min。我們對(duì)6M KOH電解液和1M Na2SO4電解液中材料的電化學(xué)性能進(jìn)行對(duì)比,在6M KOH電解液中比

4、電容更高一些,而且具有更好的電容行為。循環(huán)伏安測(cè)試結(jié)果顯示活化樣比電容高達(dá)179 F/g。
　　3.采用二氧化錳納米棒作為氧化劑,化學(xué)氧化苯胺單體,通過水熱法制備了聚苯胺/MnO2納米棒,以該聚苯胺/MnO2納米棒為前驅(qū)體,通過炭化和空氣活化制備了不同條件下的C/Mn2O3納米棒,得出制備的最優(yōu)條件為炭化溫度800℃,恒溫1h,升溫速率為4℃/min,活化溫度350℃,活化時(shí)間60min和升溫速率7℃/min。我們將其與未活化的炭