C@MnO2核-殼結構復合材料的制備及其電化學性能研究.pdf

1、電子產品的涌現，需要環(huán)境友好，可持續(xù)的儲能裝置。集合傳統電容器與電池優(yōu)點的超級電容器由于其充放電迅速、循環(huán)壽命長、功率密度高、節(jié)能環(huán)保等特點，成為新能源領域的研究熱點，其可分為雙電層電容器與贗電容電容器。本研究工作中采用氧化還原沉積，原位沉積的方法制備AC/MnO2、C/MnO2、PGC/MnO2復合材料。采用一系列的測試方法，如：傅里葉變換紅外光譜(FTIR)， X射線衍射(XRD)，掃描電子顯微鏡(SEM)，透射電子顯微鏡(TEM)

2、，循環(huán)伏安法(CV)，恒流充放電法(GCD)，交流阻抗(EIS)對所制備材料的微觀結構，形貌及電化學性能進行了研究。本論文的研究內容如下：
　　(1)首先采用水熱法，以β-環(huán)糊精為碳源制備球狀的碳前驅體，隨后進行碳化，空氣活化得到活性炭(AC)。之后運用氧化還原沉積的方法，借助H2O2與MnSO4之間的反應，使其在活性炭表面均勻沉積少量MnO2。在6M KOH電解液中，0.2A g-1的電流密度下，AC/MnO2復合材料的比電容高

3、達193F g-1，優(yōu)于未復合的活性炭材料與MnO2。
　　(2)以β-環(huán)糊精為碳源，通過水熱法制備碳前驅體，干燥后利用KMnO4與碳前驅體間的氧化還原反應原位沉積制得C/MnO2復合材料。論文中通過正交試驗探討了原料比例、酸含量、溫度對該化學反應的影響。結果表明：在6M KOH電解液中，2mV s-1的電流密度下，該復合材料的比電容高達217Fg-1，能量密度與功率密度分別是39.1Wh kg-1和433.1W kg-1，C/M

4、nO2的性能得到顯著提高。
　　(3)采用水熱碳球做前驅體，以ZnCl2與Ni(CH3COO)2·4H2O分別作化學活化劑與石墨化催化劑，化學活化與石墨化的過程同時進行，探討了制備部分石墨化碳的最佳條件。將制備的部分石墨化碳(PGC)在一定條件下與KMnO4反應制得部分石墨化碳與MnO2的復合材料即PGC/MnO2，部分石墨化碳提高了MnO2的導電性能，且由于在PGC表面覆蓋的是一層MnO2薄膜，使得PGC/MnO2復合材料的功率