二氧化錳-納米碳復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、tm53超級電容器電極材料的選擇從最初的碳材料到金屬氧化物、導(dǎo)電聚合物，經(jīng)歷了數(shù)十年的研究，無論是在贗電容器還是雙電層電容與贗電容原理相結(jié)合的混合電容器中，廉價量多、環(huán)境友好且電化學(xué)活性高的的二氧化錳一直是研究熱點(diǎn)，但二氧化錳作為一種半導(dǎo)體，導(dǎo)電性較差，用作超級電容器的電極材料將會限制其進(jìn)行大電流充放電，功率密度也受到影響，因此本文考慮制備碳納米管與二氧化錳復(fù)合材料作為超大電容器的電極，既可以改善二氧化錳半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能及頻率響應(yīng)特性，

2、又可以產(chǎn)生較大的電容量。主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，以MnSO4·H2O和K2S2O8為原料，運(yùn)用液相共沉淀法在溫度60℃及PH為1的環(huán)境下制備出半徑1-2μm的刺球形二氧化錳顆粒，采用SEM、XRD等檢測手段對其進(jìn)行晶體類型和基本結(jié)構(gòu)的分析，結(jié)果顯示此方法制備的氧化錳為四方晶系的α-MnO2；將所制得的α-MnO2用于超級電容器的電極材料，以6mol/L的KOH作為電解質(zhì)溶液，研究其恒電流充放電、循環(huán)伏安及交流阻抗等電化學(xué)性能

3、，其比電容在100m V/s的掃描速度下為65F/g，功率密度為3.3kW/kg。
　　其次，考察了反應(yīng)溫度和反應(yīng)溶液濃度對二氧化錳顆粒的結(jié)構(gòu)和微觀形貌的影響。研究表明，減小反應(yīng)溶液的濃度有利于控制縮小二氧化錳刺球的粒徑，且反應(yīng)溫度40℃時無法得到刺球形。
　　同時，以上述制備方法為基礎(chǔ)探究制備α-MnO2-CNTs的工藝方法和工藝條件，探討了不同的摻雜方法、不同類型碳納米管的使用及電解液的選擇對α-MnO2-CNTs復(fù)合材

4、料用于超級電容器電極材料的電化學(xué)性能的影響。研究表明，加入質(zhì)量比5％純化CNTs的α-MnO2-CNTs復(fù)合電極材料表現(xiàn)出良好的電容特性，且在6mol/L的KOH電解質(zhì)溶液中得到了最高的比電容；由復(fù)合材料制備方法的對比可知原位復(fù)合法優(yōu)于機(jī)械球磨法，復(fù)合電極的功率密度較純α-MnO2電極提高了近200％。
　　最后，針對碳納米管在二氧化錳刺球中較易團(tuán)聚的問題，研究在復(fù)合材料α-MnO2-CNTs中加入微量氧化石墨烯(GO)以促進(jìn)其分