自模板法制備錳基多孔材料及其電化學(xué)儲能性能研究.pdf

1、眾所周知，人類賴以生存的不可再生資源逐漸匱乏，加大對可再生資源的利用力度成為必然。與此同時，人們?nèi)粘Ｉ钪袑﹄娮赢a(chǎn)品的需求日益增加，這使得儲能技術(shù)成為未來能源系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵。在眾多儲能技術(shù)中，進步最快的當(dāng)屬電化學(xué)儲能技術(shù)，以鋰離子電池和超級電容器為主導(dǎo)的電化學(xué)儲能器件極具產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。電極材料是電化學(xué)儲能技術(shù)的核心，直接決定了儲能器件的性能。因此，研究者們花費大量的時間來更新材料的組成和結(jié)構(gòu)，希望制備出最佳性能的電極材料來提高儲能器件

2、的綜合性能。多孔材料因其自身密度低，大的表面積，穩(wěn)定性和表面滲透性等優(yōu)點成為電極材料的研究熱點。本篇論文以立方體普魯士藍類化合物作為前驅(qū)體，采用自模板法制備出不同組成和結(jié)構(gòu)的錳基多孔材料，并對其進行超電性能研究。具體研究結(jié)果如下:
　　1.采用自模板法，以立方體Mn3[Fe(CN)6]2作為前驅(qū)體，水熱制備出三維網(wǎng)狀Mn7O13·5H2O材料。研究結(jié)果顯示，在我們的實驗條件下，產(chǎn)物能很好的保持前驅(qū)體的立方體結(jié)構(gòu)，前驅(qū)體中的六氰合鐵

3、酸根配離子被取代，因而產(chǎn)物形成了立方體三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。該材料在5mV·s-1的掃速下獲得比電容為248F·g-1，對其充放電循環(huán)1000次電容保持率為73％。在三維網(wǎng)狀Mn7O13·5H2O的基礎(chǔ)上500℃煅燒得空心網(wǎng)狀Mn3O4，在5mV·s-1的掃速下，其比電容為354F·g-1，充放電8000次后，其電容保持率仍達77％。對于本文所研究的錳氧化物Mn7O135H2O材料在儲能方面鮮有研究，而空心網(wǎng)狀Mn3O4材料表現(xiàn)出的超電性能，高

4、于其他文獻中報道過的Mn3O4;
　　2.以立方體Mn3[Fe(CN)6]2作為前驅(qū)體，選用醇水混合溶劑，改變錫酸鈉用量，反應(yīng)時間和溫度，采用自模板法，水熱得到多孔MnSn(OH)6/SnO2復(fù)合材料。測試表征結(jié)果顯示，復(fù)合物保持了前驅(qū)體的立方體結(jié)構(gòu)。作為超級電容器電極材料分析顯示在1 mVs-1的掃速下材料的比電容為341F·g-1，充放電循環(huán)1000次后其電容保持率為72％。MnSn(OH)6和SnO2材料都曾被作為電極材料研

5、究過，但兩者的復(fù)合物卻很少被研究。因此，兩種材料的協(xié)同作用或許會使該復(fù)合物表現(xiàn)出不同的儲能特性;
　　3.采用自模板法，以立方體Mn3[Fe(CN)6]2作為前驅(qū)體，選用醇水混合溶劑，加入磷酸氫二鈉，調(diào)控反應(yīng)時間和溫度及磷酸氫二鈉的用量，水熱合成空心多孔Mn3(PO4)2·3H2O材料。作為超級電容器的電極材料分析，在1mV·s-1的掃描速率下材料的比電容為324F·g-1，充放電循環(huán)5000次后其電容保持率達98％。相比于其他文