超級電容器用納米二氧化錳的制備及電化學性能研究.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域研究的熱點之一。過渡金屬氧化物二氧化錳作為傳統(tǒng)的電極材料應用非常廣泛。本文以廉價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行表征,通過電化學性能測試研究了二氧化錳材料的制備方法及后處理條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。研究了反應溫度和反應時間對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形貌和電化學性能的影響,得出在反應溫度為140℃反應時間為2h時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,且電化學性能最好,比電容量達到145F/g。隨反應時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.以酸性有機還原劑草酸與高錳酸鉀反應制備了二氧化錳材料并研究了其電化學性能。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,反應溫度為60℃,反應時間為3h時,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的掃速進行測試時,該電極表現(xiàn)出理想的電容特性,比容量達到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,但有團聚現(xiàn)象發(fā)生