29284.溶膠靜電自組裝法制備四氧化三錳石墨烯復(fù)合材料及其電化學(xué)性能研究

1、AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterUsingcolloidelectrostaticselfassemblyprocesstofabricateMn304／graphenecompositeforenergystorageBy：YapingKuSupervisor：Lecturer：YushanLiuPro￡JianminZhangTheCollegeofC

2、hemistryandMolecularEngineeringApril2014摘要摘要本研究報(bào)道了一種新型、簡(jiǎn)便的制備超級(jí)電容器及鋰離子電池電極材料的方法。首先，選用帶有正電荷的金屬氧化物膠體顆粒與帶有負(fù)電荷的氧化石墨烯片，通過(guò)膠體顆粒間的正負(fù)電荷吸引作用發(fā)生自組裝過(guò)程，對(duì)復(fù)合產(chǎn)物進(jìn)行后處理即可得到產(chǎn)物。表征結(jié)果顯示，金屬氧化物納米顆粒均勻且穩(wěn)定地分散在石墨烯表面，與石墨烯發(fā)生良好的協(xié)同效應(yīng)，從而大大提高復(fù)合材料的性能，材料可用于超級(jí)

3、電容器、鋰離子電池等領(lǐng)域。該過(guò)程全程在水溶液中進(jìn)行，成本低廉，節(jié)能環(huán)保，工藝簡(jiǎn)單，易于工業(yè)上量產(chǎn)。首先，本文設(shè)計(jì)并通過(guò)溶膠靜電自組裝技術(shù)，將帶有正電荷的Mn304膠體顆粒和帶有負(fù)電荷的氧化石墨烯(GO)片層通過(guò)靜電作用結(jié)合在一起，成功制備了Mn304與GO的復(fù)合物，隨后將中間產(chǎn)物置于N2環(huán)境中，500℃下加熱5h。熱處理過(guò)程中，GO轉(zhuǎn)化為石墨烯(rGO)，從而制得Mn304／rGO(MGC)復(fù)合物。FESEM和TEM結(jié)果顯示，粒徑很小的

4、Mn304納米顆粒均勻地分散在石墨烯片層表面。在電化學(xué)性能測(cè)試中，MGC復(fù)合物質(zhì)量比電容達(dá)134F／g，且具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，MGC可用作高性能超級(jí)電容器的電極材料。接下來(lái)，我們?cè)谏鲜鰧?shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)復(fù)合物進(jìn)行了碳包覆以改進(jìn)其性能。首先，通過(guò)溶膠靜電自組裝方法，制得Mn304／(30復(fù)合物，然后加入不同比例的蔗糖，超聲震蕩5h后，離心，烘干，研磨。在惰性氣體N2的氛圍下，600℃條件下加熱5h即得最終產(chǎn)物C／Mn30dr