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

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

2、hemistryandMolecularEngineeringApril2014摘要摘要本研究報道了一種新型、簡便的制備超級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電荷的氧化石墨烯片，通過膠體顆粒間的正負電荷吸引作用發(fā)生自組裝過程，對復(fù)合產(chǎn)物進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

3、電容器、鋰離子電池等領(lǐng)域。該過程全程在水溶液中進行，成本低廉，節(jié)能環(huán)保，工藝簡單，易于工業(yè)上量產(chǎn)。首先，本文設(shè)計并通過溶膠靜電自組裝技術(shù)，將帶有正電荷的Mn304膠體顆粒和帶有負電荷的氧化石墨烯(GO)片層通過靜電作用結(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。在電化學性能測試中，MGC復(fù)合物質(zhì)量比電容達134F／g，且具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。實驗結(jié)果顯示，MGC可用作高性能超級電容器的電極材料。接下來，我們在上述實驗的基礎(chǔ)上，對復(fù)合物進行了碳包覆以改進其性能。首先，通過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