復(fù)合二氧化錳循環(huán)伏安法制備及性能的研究.pdf

1、二氧化錳(MnO2)是一種重要的電極材料，已廣泛的應(yīng)用到中性鋅錳電池/一次和二次堿性鋅錳電池以及鋰錳電池等電池。二氧化錳(MnO2)具有資源廣泛，價(jià)格低廉，相對(duì)無(wú)污染等特點(diǎn)。但是由于天然二氧化錳(NMD)的電化學(xué)性能較差，加上近幾年來二氧化錳礦產(chǎn)的開采量也十分巨大，資源日益枯竭，化學(xué)電源工作者就更加注重高性能復(fù)合二氧化錳電極材料的研究與開發(fā)。 本論文在循環(huán)伏安法制備MnO2電極的基礎(chǔ)上，對(duì)電沉積MnO2進(jìn)行改性，制備復(fù)合二氧化錳

2、材料，并研究復(fù)合二氧化錳材料在電容、氧還原中的應(yīng)用，所獲得的主要結(jié)果和結(jié)論如下： 1、可以利用循環(huán)伏安方法，摻雜二價(jià)金屬銅離子和二價(jià)鈷離子到MnO2中，影響了MnO2結(jié)晶的形貌，改善MnO2的性質(zhì)，摻雜后的MnO2的比電容值高于未摻雜的MnO2。 2、可以利用循環(huán)伏安技術(shù)，在納米二氧化鈦(TiO2)修飾的導(dǎo)電玻璃(Indium TinOxide，ITO)膜電極上，循環(huán)伏安沉積出粒徑均勻的MnO2。制備的復(fù)合MnO2/Ti

3、O2膜表現(xiàn)出良好循環(huán)性能和電化學(xué)電容特性，質(zhì)量比電容值比純MnO2修飾電極數(shù)值大，達(dá)到144.6 F/g。 3、可以利用循環(huán)伏安的方法.在已修飾好多壁碳納米管(Multi-walled CarbonNanotubes，MWCNTs)的石墨電極上，電沉積出MnO2微晶，形成多孔結(jié)構(gòu)。電容性能測(cè)試說明，復(fù)合MnO2/MWCNTs材料的電容性能最好，比電容值可達(dá)到6.62×10-2F/cm2，比單獨(dú)的MWCNTs、MnO2都要大。氧還

4、原測(cè)試表明，復(fù)合MnO2/MWCNTs材料表現(xiàn)出良好的對(duì)氧氣還原的催化活性，并且在弱堿性的環(huán)境下，隨著堿性的增強(qiáng)，還原活性也存在逐漸增強(qiáng)的趨勢(shì)。更重要的是復(fù)合MnO2/MWCNTs材料修飾的石墨電極在0.1mol/L Na2SO4溶液中放置41小時(shí)后，依然保持良好的電催化活性。本實(shí)驗(yàn)為以后將MnO2和MWCNTs應(yīng)用于燃料電池提供了依據(jù)。 4、根據(jù)實(shí)驗(yàn)推斷出在玻碳(Glassy Carbon，GC)電極上循環(huán)伏安法沉積MnO2的

5、反應(yīng)機(jī)理，并且改變沉積的條件，總結(jié)對(duì)電沉積MnO2機(jī)理的影響： (1)電位區(qū)間對(duì)循環(huán)伏安法沉積MnO2無(wú)影響； (2) Mn(Ⅱ)濃度越大，峰電流和峰面積就越大，電極的充放電容量也就越大； (3)在靜止的GC電極上，Mn(III)/Mn(II)電對(duì)的氧化還原反應(yīng)均是受擴(kuò)散步驟控制的； (4)增加酸度(H+的濃度)可抑制中間體MnOOH的生成，提高M(jìn)n(III)的穩(wěn)定性； (5)底液中陰離子由強(qiáng)酸根