二氧化錳復合材料的制備及在超級電容器中的應用.pdf

1、本文以廉價二氧化錳作為超級電容器的電極材料，系統(tǒng)的研究了水熱法制備的二氧化錳的電容性能，并在最優(yōu)條件下制備了石墨烯復合二氧化錳材料及石墨烯復合鎳摻雜二氧化錳材料以及鈷和釕復合的二氧化錳材料。主要內(nèi)容如下:
　　1.本文展示了一種采用氯化錳和尿素為反應原料，通過水熱法合成的介孔MnO2材料的方法。研究了反應溫度、熱處理溫度、制備手段等多種因素對MnO2電極材料的物理性質(zhì)及電化學性能的影響。用XRD、TEM、循環(huán)伏安法和恒流充放電等表

2、征手段進行表征。在100℃下合成的MnO2具有結(jié)晶度較好，顆粒大小均一和電化學性能穩(wěn)定，比容量大的優(yōu)點，隨著水熱溫度提升材料團聚現(xiàn)象嚴重結(jié)晶度變差，比容也有不同程度的下降;前驅(qū)體在300℃熱處理制備的MnO2比400℃熱處理制的的MnO2具有更好的形貌特征和電化學性能;在相同物料比情況下對比了水熱法和液相攪拌法的合成MnO2，后者制備的MnO2是中空疏松的微球結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定孔徑較大，電化學性能比水熱法制備的MnO2差。
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3、基于水熱法展示了一種一步合成石墨烯包覆Mn02復合材料的方法。在本實驗中，通過添加不同質(zhì)量分數(shù)的石墨烯，一方面提高了MnO2的導電性，另一方面石墨烯包覆的結(jié)構(gòu)防止了MnO2在充放電過程中的團聚和脫落現(xiàn)象，為提高MnO2的循環(huán)穩(wěn)定性提供了實用性的方法。利用多種表征手段進行表征。測試結(jié)構(gòu)表明15％石墨烯含量的復合材料具有較大的比表面積、優(yōu)異的電容特性、能量密度和循環(huán)穩(wěn)定性。
　　3.通過水熱法制備了摻雜Ni的二氧化錳和及其與石墨烯復合

4、材料。XRD和SEM測試表明摻雜的Ni部分進入MnO2晶格之中，并且隨著Ni含量的增加材料粒徑減小，球形特征更明顯。電化學測試結(jié)果表明適量的摻雜Ni有助于提高材料的超級電容性能，Mn∶Ni的摩爾比為10∶1時，在2mol/L KOH的溶液中復合材料電極的比容量為356F/g，比未摻雜時有了顯著的提高，當復合了石墨烯后，復合材料的比容量可提高到563F/g，材料的內(nèi)阻減小，大電流下比電容保持率也有了明顯的提高，顯示了良好的電化學性能。