二氧化錳及其聚苯胺復合物的制備與電容性能.pdf

1、電化學電容器是一種新型的能源儲存器件,電極材料是影響其性能的重要因素。MnO2具有性能優(yōu)良,儲量豐富、價格低廉和環(huán)境友好等優(yōu)點,一直倍受人們關(guān)注。最初的MnO2材料主要采用電解法制備,成本較高,所得產(chǎn)物形貌不規(guī)則,顆粒尺寸較大。因此,近年來人們比較關(guān)注MnO2材料的制備方法,對其制備方法進行了大量的研究。研究表明,不同的制備方法制備出的材料形貌、性質(zhì)等方面均有較大差別。本文采用界面法和軟模板法制備出MnO2,并對MnO2的性能進行了優(yōu)化

2、。具體工作如下:
　　 ⑴在常溫條件下,Mn2+和MnO4-在有機相與水相界面上發(fā)生氧化還原反應制備納米MnO2。較傳統(tǒng)的液相均一反應,有機-水溶液界面反應更簡單。實驗探討了納米MnO2可能的生長過程,并對其電容性能進行研究。XRD結(jié)果表明樣品為α-MnO2和γ-MnO2的混合晶相,SEM表明所制備的MnO2由長度為300 nm的納米棒聚集而成。MnO2電極首次放電的比容量243 F/g,經(jīng)過569次循環(huán),200 mA/g時容量

3、維持率為72.5％,100 mA/g時容量維持率為59.3％。電化學測試結(jié)果表明制備的MnO2不僅具有良好的電化學循環(huán)性能,且適合大電流條件下放電。
　　 ⑵以嵌段共聚物P123為模板劑,采用共沉淀法在水溶液中制備納米MnO2。重點考察了模板劑濃度對產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和電容性能的影響。P123濃度低于臨界膠束濃度時,不能自組裝成形,制得的MnO2結(jié)晶性不好;P123濃度過高,P123對錳離子形成包覆,氧化還原反應不充分,得到Mn3O4。8

4、 g/L時樣品結(jié)晶性最好,為納米棒組成球狀的α-MnO2,放電比容量最大,達到103 F/g,循環(huán)500次后為48.1 F/g。
　　 ⑶為了改善MnO2材料的電化學性能,采用超聲技術(shù)在酸性條件下引入苯胺并聚合得到MnO2/聚苯胺復合物。采用循環(huán)伏安、交流阻抗、恒流充放電等方法對電極電化學性能進行研究。苯胺的引入不僅改變了MnO2的結(jié)構(gòu)和形貌,而且改善了MnO2電極材料的電化學性能。在電流密度100 mA/g下復合物電極比容量高