二氧化錳-納米碳復合材料的制備及其電化學性能研究.pdf

1、tm53超級電容器電極材料的選擇從最初的碳材料到金屬氧化物、導電聚合物，經(jīng)歷了數(shù)十年的研究，無論是在贗電容器還是雙電層電容與贗電容原理相結合的混合電容器中，廉價量多、環(huán)境友好且電化學活性高的的二氧化錳一直是研究熱點，但二氧化錳作為一種半導體，導電性較差，用作超級電容器的電極材料將會限制其進行大電流充放電，功率密度也受到影響，因此本文考慮制備碳納米管與二氧化錳復合材料作為超大電容器的電極，既可以改善二氧化錳半導體的導電性能及頻率響應特性，

2、又可以產(chǎn)生較大的電容量。主要研究內容如下：
　　首先，以MnSO4·H2O和K2S2O8為原料，運用液相共沉淀法在溫度60℃及PH為1的環(huán)境下制備出半徑1-2μm的刺球形二氧化錳顆粒，采用SEM、XRD等檢測手段對其進行晶體類型和基本結構的分析，結果顯示此方法制備的氧化錳為四方晶系的α-MnO2；將所制得的α-MnO2用于超級電容器的電極材料，以6mol/L的KOH作為電解質溶液，研究其恒電流充放電、循環(huán)伏安及交流阻抗等電化學性能

3、，其比電容在100m V/s的掃描速度下為65F/g，功率密度為3.3kW/kg。
　　其次，考察了反應溫度和反應溶液濃度對二氧化錳顆粒的結構和微觀形貌的影響。研究表明，減小反應溶液的濃度有利于控制縮小二氧化錳刺球的粒徑，且反應溫度40℃時無法得到刺球形。
　　同時，以上述制備方法為基礎探究制備α-MnO2-CNTs的工藝方法和工藝條件，探討了不同的摻雜方法、不同類型碳納米管的使用及電解液的選擇對α-MnO2-CNTs復合材

4、料用于超級電容器電極材料的電化學性能的影響。研究表明，加入質量比5％純化CNTs的α-MnO2-CNTs復合電極材料表現(xiàn)出良好的電容特性，且在6mol/L的KOH電解質溶液中得到了最高的比電容；由復合材料制備方法的對比可知原位復合法優(yōu)于機械球磨法，復合電極的功率密度較純α-MnO2電極提高了近200％。
　　最后，針對碳納米管在二氧化錳刺球中較易團聚的問題，研究在復合材料α-MnO2-CNTs中加入微量氧化石墨烯(GO)以促進其分