超級電容器用納米二氧化錳的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、超級電容器作為新型儲能元件,對其電極活性材料的研究是目前新能源領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。過渡金屬氧化物二氧化錳作為傳統(tǒng)的電極材料應(yīng)用非常廣泛。本文以廉價(jià)的二氧化錳作為超級電容器的電極材料,采用TG-DTA,XRD,SEM,BET等現(xiàn)代物理測試方法對制備的樣品進(jìn)行表征,通過電化學(xué)性能測試研究了二氧化錳材料的制備方法及后處理?xiàng)l件對電容特性的影響。
　　采用水熱法、液相氧化還原法分別制備了不同的二氧化錳納米材料。主要研究內(nèi)容如下:
　　

2、1.水熱法合成,以高錳酸鉀為氧化劑,醋酸錳為還原劑,制得α型MnO2粉體。掃描電子顯微鏡SEM結(jié)果顯示產(chǎn)物形貌為典型的納米棒,且納米棒分布均勻。研究了反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形貌和電化學(xué)性能的影響,得出在反應(yīng)溫度為140℃反應(yīng)時(shí)間為2h時(shí)得到的納米棒具有最大長徑比,直徑約為20-40nm,長度為幾百納米到幾微米,且電化學(xué)性能最好,比電容量達(dá)到145F/g。隨反應(yīng)時(shí)間的增加比電容量由145F/g減小到40F/g,電荷傳輸電阻增加。

3、r>　　2.以酸性有機(jī)還原劑草酸與高錳酸鉀反應(yīng)制備了二氧化錳材料并研究了其電化學(xué)性能。XRD結(jié)果顯示制得的產(chǎn)物主要晶相為無定形α-MnO2,SEM結(jié)果表明樣品為粒徑均勻的納米球體。KMnO4與 H2C2O4的摩爾比為2:3,反應(yīng)溫度為60℃,反應(yīng)時(shí)間為3h時(shí),制備的樣品經(jīng)循環(huán)伏安測試得到較大的比電容量,且CV曲線矩形特征明顯,比電容量為158F/g。將該樣品在400℃下灼燒2 h,在1mol/L的Na2SO4電解液、0-1V掃描電位內(nèi)以

4、2mV/s的掃速進(jìn)行測試時(shí),該電極表現(xiàn)出理想的電容特性,比容量達(dá)到265F/g,增加了68％。并研究了電解液對電極電容特性的影響,分別在堿性(6mol/L的 KOH)和中性(1mol/L的Na2SO4)電解液中對樣品進(jìn)行了循環(huán)伏安測試。結(jié)果表明,二氧化錳作為超級電容器電極材料更適合在中性電解液中工作。
　　3.以堿性有機(jī)還原劑三乙醇胺還原高錳酸鉀制備了二氧化錳材料。XRD及SEM結(jié)果顯示合成樣品為納米二氧化錳顆粒,但有團(tuán)聚現(xiàn)象發(fā)生