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《燕山大学》 2012年
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超重力电沉积制备MnO_2和改性材料及其性能的研究

杜建平  
【摘要】:超级电容器是一种具有广阔应用前景的储能器件。MnO_2作为超级电容器的电极材料具有无污染、价格低廉、资源丰富和电化学性能良好等优点。 本课题自主设计制作了超重力电沉积装置,并将该装置应用于实验研究。超重力场中电沉积的方法制备了MnO_2电极材料。研究了转速、电流密度、电解液浓度以及沉积温度等参数对MnO_2电极材料比容量的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、比表面积测定仪、循环伏安法(CV)、交流阻抗(EIS)、恒电流充放电测试方法对产物进行了表征。 实验得出超重力电沉积最佳工艺参数为:超重力场的转速为3000r/min,电流密度15mA/cm~2,电解液浓度0.2mol/L,沉积温度25℃。通过XRD测试分析可知超重力电沉积制备的产物为γ-MnO_2;SEM图谱显示材料是由纳米片状组成;BET法表明实验制备的材料为介孔材料,孔分布主要在3.6nm左右,比表面积最大为125.39m~2/g。恒流充放电测试表明在超重力电沉积制备样品的放电比容量为285.45F/g。 在超重力场中电沉积MnO_2最佳条件的基础上对其进行复合与掺杂改性,分别探讨了复合碳纳米管和石墨,掺杂Co元素对MnO_2电极材料的形貌和电化学性能的影响。测试结果表明复合与掺杂均没有改变MnO_2材料的晶体结构,但影响电极材料的电容性能。当电解液中碳纳米管的浓度为20mg/L时,沉积产物放电比容量达297.15F/g。复合石墨对于提高材料的电子导电率有明显的影响,可以提高材料的电化学性能,当复合材料中石墨的含量为41.88wt.%,制备复合材料中的MnO_2放电比容量为:360.31F/g。Co掺杂对电极材料性能有较明显的影响,当电解液中nCo2+:nMn2+=1.5:100制备的电极材料放电比容量最高为:341.91F/g。
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:O614.711

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