氧化錳基納米復(fù)合電極材料的制備及其電容特性研究.pdf

1、隨著人們生活水平的提高，人們對能源的需求也越來越大，不可再生資源日益枯竭，必然會爆發(fā)能源危機(jī)，新能源的開發(fā)和利用是解決能源危機(jī)的有效途徑。新能源的開發(fā)與利用明顯離不開能量的存儲，作為高效環(huán)保的儲能元件，超級電容器成為近年來研究的熱點。
　　超級電容器是兼具高比容量和比功率的高效儲能元件，電極材料的優(yōu)劣直接影響到超級電容器的性能。開發(fā)性能優(yōu)良、環(huán)保價廉的電極材料是超級電容器發(fā)展的方向，當(dāng)前超級電容器電極材料還存在生產(chǎn)成本高，性能較差

2、的弊端。針對這一點，本文采用微波水熱法，研究了納米氧化錳和納米氧化錳復(fù)合電極材料的制備，并對樣品進(jìn)行表征和電容特性的測試。
　　采用微波水熱法，以KMnO4為原料，制備了多種形貌（花球狀、空心管、棒狀）的納米MnO2。氧化錳首先生長成由薄片聚集成的花球狀δ-MnO2，隨著時間推移，薄片卷曲成空管狀并從大顆粒中脫落，然后繼續(xù)在空管內(nèi)部結(jié)晶，生長成實心方棒狀的一維α-MnO2。通過將MnO2粉體和作為粘結(jié)劑的PEG4000以及作為導(dǎo)電

3、劑的碳粉混合后涂敷在泡沫鎳集流體上制備成電極，并進(jìn)行電容特性測試。結(jié)果表明:125℃下保溫1h制備的包含花球狀和一維管狀形貌的樣品在5mWs的掃描速率下比電容最大為199.65F/g。但是隨著掃描速率的增大，比電容衰減較快，掃描速率增大到50mV/s時，比電容只保留原來的16％。而125℃下保溫2h制備的一維管狀的樣品在掃描速率為5mV/s下比電容為163.99 F/g，掃描速率增大到50mV/s，比電容仍能保持原來的45％。
　

4、　通過微波水熱法制備了活性碳纖維布負(fù)載納米氧化錳的復(fù)合電極材料，通過改變反應(yīng)溫度和保溫時間以及KMnO4濃度，合成出具有不同形貌的的復(fù)合材料并對其進(jìn)行電容測試。結(jié)果表明，0.005mol/L KMnO4與ACFC在70℃下保溫1h制備的復(fù)合材料為類似草坪的δ-MnO2生長在碳纖維表面，厚度為100～200nm，δ-MnO2呈草葉狀，葉片厚10nm左右，負(fù)載量為2.85mg/cm2。在1mol/L的Na2SO4水溶液中，電勢窗口為-0.4

5、～1.5V(vs SCE)，掃描速率為5mV/s下，當(dāng)反應(yīng)溫度為70℃，反應(yīng)時間為0.25h，高錳酸鉀濃度為0.01 mol/L，加入2片大小為3cm×3cm的活性碳纖維布時，復(fù)合電極的比電容最大，為57.08 F/g，且電極內(nèi)阻較小。
　　通過微波輻照，利用尿素的還原性，還原氧化石墨烯，添加0.90g尿素在95℃保溫150min可以將15ml濃度為0.25mg/ml氧化石墨烯(GO)完全還原為透明度較高、完整性較好的石墨烯。通過