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纳米二氧化锰的制备与应用研究

李青  
【摘要】:本文采用沉淀法制备了纳米MnO_2的前驱体,经超临界流体干燥和煅烧,得到纳米MnO_2。采用超临界流体干燥的方法,有效地解决了粒子粒径受干燥过程中温度影响大的问题。实验得出适宜反应温度为20℃,MnCl_2浓度为0.1mol·L~(-1),反应时间为2小时,溶液pH值为8.3,超临界干燥温度为263℃,超临界干燥压力为6.6MP_a。 采用热重-差热法、激光粒度分析法、X射线衍射法(XRD)和扫描电镜(SEM)对纳米粉体进行了表征。结果表明,纳米MnO_2的晶型为γ型,平均粒径60nm左右。恒流放电、循环伏安等电化学方法测试结果显示,制备的纳米MnO_2的电化学性能差于电解MnO_2,但经酸化处理后,纳米MnO_2的电化学活性大大提高。浅度放电时,酸化处理后的MnO_2容量比电解MnO_2提高了24%;重负荷条件下,显示了更大的优势,放电容量提高了33%(-0.4V)和110%(-0.9V);纳米样品中质子和电子的嵌入和脱出比电解MnO_2更易进行。研究结果表明,酸化后的纳米MnO_2比电解MnO_2更适宜作无汞可充碱锰电池的正极材料。


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