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《大连理工大学》 2012年
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铁掺杂纳米二氧化锰的制备及其电化学性能

秦继伟  
【摘要】:超级电容器,又叫作电化学电容器,由于其卓越的性能,例如快速充放电能力、高功率密度和长循环寿命,而成为研究热点。超级电容器性能的好坏在很大程度上由电极材料的性能来决定。其中二氧化锰比容量高、价格低、资源丰富、环境友好,使其成为Ru02最适合的替代材料。 本文主要研究了铁掺杂纳米二氧化锰材料的制备、表征和电化学性能。采用XRD和SEM分析二氧化锰的晶型及形貌,通过循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗等研究样品的电化学性能。一方面,采用带有回流的低温液相氧化还原法,通过高锰酸钾和乙酸锰反应,制备纳米二氧化锰。并改变原料的比例和加入顺序,获得性能最佳的纳米二氧化锰。另一方面,通过化学掺杂对二氧化锰进行改性。通过改变掺杂的铁盐、掺杂铁的比例、反应时间和反应溶液的pH,优化反应条件,最终得到性能最佳的铁掺杂纳米二氧化锰。结果如下: 在高锰酸钾与乙酸锰的摩尔比为7:1,且将高锰酸钾加入乙酸锰中,得到二氧化锰为层状的δ-MnO2。在0.5mol/L Na2SO4电解液,电压范围O~0.8V(vs.SCE),电流密度300mA/g,样品的放电比容量可达184.7F/g。当改变反应物的摩尔比时,没有额外的OH-或H+加入到反应体系中,溶液的pH并未改变,所以K+的浓度可能是控制晶体合成的关键。 对于铁掺杂的纳米二氧化锰,当使用FeCl3·6H2O, Fe3+/Mn2+的摩尔比为10%,回流时间2h,反应溶液起始pH为3.8时,得到无定型α-与γ-Mn02的混合晶体。在0.5mol/LNa2S04电解液,电压范围0~0.8V(vs.SCE),电流密度300mA/g,样品的放电比容量可达180.0F/g,较未掺杂二氧化锰的比容量(150.0F/g)增加20%。且在大电流密度(1000mA/g)下保持较高的比容量(166.2F/g)。经过500次循环后,比容量保持率为95%,具有较好的稳定性和循环寿命。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:O614.711

【参考文献】
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