MnO2的制備及作為超級電容器電極材料的研究.pdf

1、超級電容器是一種新型的儲能器件，是新能源領(lǐng)域的研究熱點，但超級電容器有著較低的能量密度，因此增大超級電容器的能量密度是研究者們努力的方向。二氧化錳（MnO2）和氧化釕的性質(zhì)相似，雖然它的比電容相對偏低，導(dǎo)電性差，但它在自然界中資源豐富、價格低廉、環(huán)境友好、理論容量高、具有較寬的電化學(xué)窗口。因此，廣泛應(yīng)用于超級電容器電極材料。
　　本論文通過水熱法制備二氧化錳電極材料，優(yōu)化實驗條件，并通過摻雜碳納米管提高二氧化錳的比容量。另外通過水

2、熱法制備硅藻土載二氧化錳電極材料。本文采用SEM、XRD等表征方法，并用電化學(xué)性能測試手段如循環(huán)伏安、恒流充放電和交流阻抗來對材料進(jìn)行電化學(xué)性能的評估，具體的研究內(nèi)容如下：
　　（1）水熱反應(yīng)的溫度和時間對 MnO2的結(jié)構(gòu)形貌和電化學(xué)性能均有影響。以硫酸錳和高錳酸鉀為原料，分別控制反應(yīng)時間和反應(yīng)溫度制備出不同的二氧化錳電極材料，并對不同的反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間下二氧化錳電極材料進(jìn)行表面形貌和電化學(xué)性能測試。得出在反應(yīng)時間10 h，溫度

3、為140℃時得到的二氧化錳電極材料的表面形貌及電化學(xué)性能最好，放電比容量為241.03 F/g。
　?。?）MnO2中摻雜碳納米管的比例對其電化學(xué)性能有很大的影響。本文制備了MnO2中含碳納米管5％、10%、20%、40%和60%的復(fù)合電極。隨著碳納米管含量的增加，MnO2碳納米管電極的比電容先增大后減小，在碳納米管含量為20％時，復(fù)合電極的比電容達(dá)到最大352.15 F/g。得到的復(fù)合材料的比電容比最佳條件下制備的純相MnO2的

4、比電容提高了46%。
　?。?）以硫酸錳和高錳酸鉀為原料，制備過程中加入硅藻土，分別控制反應(yīng)溫度和硅藻土的添加量制備出硅藻土載二氧化錳電極材料，并對不同的反應(yīng)溫度和不同添加量下硅藻土載二氧化錳電極材料進(jìn)行表面形貌和電化學(xué)性能測試。在溫度為140℃得到的電極材料電化學(xué)性能最好，改變硅藻土的摻雜量，隨硅藻土含量的增加，硅藻土載二氧化錳電極材料的比電容先增大后減小，在硅藻土含量為120 mg時，復(fù)合電極的比電容達(dá)到最大328.56 F/