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《大连理工大学》 2011年
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二氧化锰电极材料制备与性能研究

崔德源  
【摘要】:能源永远是人类发展的首要问题。随着矿石燃料的枯竭和自然环境的恶化,高能量、高功率的储能装置成为研究的热点。超级电容器作为一种很有前景的储能器件,虽然具有很高的功率密度,但跟其它储能器件(例如锂离子电池)相比其能量密度仍然较低,特别是在高功率大电流放电时,能量密度不能满足市场的需求。因此,采用简单工艺和低廉的成本制备性能优良的电化学电容器电极材料就显得格外的重要。 二氧化锰(MnO2)是一种重要的过渡金属氧化物,由于具有高理论容量、价格低廉、环境友好的特点,适合作为储能材料,例如锂离子电池和电化学电容器。我们在60-80℃下采用温和的化学浴反应制备出α-和δ-的混相结构Mn02。相同体系下通过简单的改变反应参数,分别得到纯相的α-,δ-和γ-MnO2。发现MnO2的不同晶体结构是由反应温度、pH值和时间决定的。电化学测试结果表明混相Mn02与其它纯相Mn02相比,具有优良的电化学性能。这种混相Mn02结构中存在着大量的晶界,利于电子和离子扩散,提供了额外的电化学活性点。此工作中,我们不仅仅有目的的优化化学浴合成参数制备高性能的混相MnO2材料,更重要的是为提高粉末电极电化学电容性能提供了一条有效的途径。 论文在无模板情况下,采用了两种阴极电沉积路径,分别制备出MnO2微米棒阵列和纳米墙阵列。实验结果表明F-离子的刻蚀作用是形成微米棒阵列的决定因素,而另-种纳米墙阵列的形貌是在电解水的基础上形成的。其中MnO2纳米墙阵列具有较高的比容量,适合作为电极材料。另外,两种无模板合成方法的工艺简单,为电沉积制备微/纳米阵列材料提供了有益的参考。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:O614.711

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