锰氧化物电极材料的制备及储能机理研究
发布时间：2022-09-24 19:11
锰氧化物具有较高的理论比容量、价格低廉、含量丰富等优点被认为是一种有前途的电极材料。但是较差的电子导电性和循环过程中结构不稳定严重限制了其发展。本实验通过构建异质结和复合碳材料来提升其电化学性能及循环稳定性。同时,研究其在碱性电解液体系下充放电过程中微观结构的变化及储能机理。通过一步水热法结合退火处理制备了稳定的MnOx纳米线@MnOx纳米片异质结。MnOx纳米片均匀的生长在MnOx纳米线表面,提供了大比表面积和多的活性位点。该结构表现出优异的电化学性能(在1 A g-1电流密度下容量为336 F g-1)和良好的循环稳定性。这主要归因于具有稳定骨架的一维纳米线和提供更多活性位点的二维纳米片之间的维度协同作用。进一步改善MnOx纳米线@MnOx纳米片核壳结构的电子导电性,通过水热法结合热处理构建了MnOx@C@MnOx异质结,该材料表现出优异的电化学性能(在1 A g<...
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 超级电容器发展概况
1.2.1 超级电容器储能机理
1.2.2 超级电容器电极材料
1.3 锰氧化物电极材料概述
1.3.1 锰氧化物的分类
1.3.2 锰氧化物的电化学反应机理
1.3.3 锰氧化物研究进展
1.4 本课题的研究意义和内容
第2章 实验方法与表征
2.1 实验药品与仪器
2.1.1 实验所需仪器
2.1.2 实验所需药品
2.2 电极的制备及电池组装
2.2.1 研究电极的制备
2.2.2 对电极的制备
2.2.3 三电极的组装及测试
2.2.4 非对称超级电容器的组装及测试
2.3 电极材料性能表征
2.3.1 电极材料物理性能表征
2.3.2 电极材料电化学性能表征
第3章 MnO_x纳米线@MnO_x纳米片异质结的制备及性能研究
3.1 引言
3.2 MnO_x纳米线@MnO_x纳米片异质结电极材料的制备方法
3.3 MnO_x纳米线@MnO_x纳米片异质结电极材料的结构和形貌分析
3.3.1 XRD分析
3.3.2 SEM分析
3.3.3 TEM分析
3.4 MnO_x纳米线@MnO_x纳米片异质结电极材料的电化学性能分析
3.4.1 GCD分析
3.4.2 CV分析
3.4.3 EIS分析
3.4.4 循环性能分析
3.5 本章小结
第4章 超长MnO_x纳米线@C@MnO_x纳米片核壳异质结的制备及储能机理研究.
4.1 引言
4.2 超长MnO_x纳米线@C@MnO_x纳米片核壳异质结的制备
4.2.1 N,S共掺多孔碳的制备
4.3 超长MnO_x纳米线@C@MnO_x纳米片异质结的结构和形貌分析
4.3.1 XRD分析
4.3.2 SEM分析
4.3.3 TEM分析
4.3.4 N_2吸附脱附分析(BET分析)
4.3.5 原位Raman分析和XRD分析
4.4 超长MnO_x纳米线@C@MnO_x纳米片异质结的电化学性能测试
4.4.1 恒流充放电(GCD)测试
4.4.2 循环伏安(CV)测试
4.4.3 循环性能测试
4.4.4 非对称超级电容器组装及测试
4.5 本章小结
第5章 Mn_3O_4@r GO异质结的制备及储能机理研究
5.1 引言
5.2 Mn_3O_4@r GO异质结的制备
5.3 Mn_3O_4@r GO异质结的结构和形貌表征
5.3.1 XRD分析
5.3.2 Zeta电位分析
5.3.3 SEM分析
5.3.4 AFM分析
5.3.5 TEM(HRTEM)分析及mapping分析
5.3.6 N_2吸附脱附及孔径分布分析
5.3.7 原位Raman分析
5.3.8 EQCM(电化学石英晶体微天平)分析
5.3.9 第一性原理计算分析
5.4 Mn_3O_4@r GO异质结的电化学性能表征
5.4.1 CV测试
5.4.2 GCD测试
5.4.3 EIS测试
5.4.4 长循环性能测试
5.4.5 非对称超级电容器器件测试
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]氮氧共掺杂多孔碳片用于超高比容量的超级电容器（英文）[J]. 吴中,张新波. Science China Materials. 2016(07)
[2]基于碳材料的可伸缩型超级电容器的研究进展（英文）[J]. 张熙悦,张昊喆,林子琦,于明浩,卢锡洪,童叶翔. Science China Materials. 2016(06)
[3]二氧化锰及相关锰氧化物的晶体结构、制备及放电性能（1）[J]. 夏熙. 电池. 2004(06)
博士论文
[1]多级阵列结构与类固溶复合体系的构筑及电化学储能研究[D]. 张冠华.湖南大学 2016
硕士论文
[1]二氧化锰超级电容器电极材料的研究[D]. 钟玲珑.天津大学 2010
本文编号：3680706
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 超级电容器发展概况
1.2.1 超级电容器储能机理
1.2.2 超级电容器电极材料
1.3 锰氧化物电极材料概述
1.3.1 锰氧化物的分类
1.3.2 锰氧化物的电化学反应机理
1.3.3 锰氧化物研究进展
1.4 本课题的研究意义和内容
第2章 实验方法与表征
2.1 实验药品与仪器
2.1.1 实验所需仪器
2.1.2 实验所需药品
2.2 电极的制备及电池组装
2.2.1 研究电极的制备
2.2.2 对电极的制备
2.2.3 三电极的组装及测试
2.2.4 非对称超级电容器的组装及测试
2.3 电极材料性能表征
2.3.1 电极材料物理性能表征
2.3.2 电极材料电化学性能表征
第3章 MnO_x纳米线@MnO_x纳米片异质结的制备及性能研究
3.1 引言
3.2 MnO_x纳米线@MnO_x纳米片异质结电极材料的制备方法
3.3 MnO_x纳米线@MnO_x纳米片异质结电极材料的结构和形貌分析
3.3.1 XRD分析
3.3.2 SEM分析
3.3.3 TEM分析
3.4 MnO_x纳米线@MnO_x纳米片异质结电极材料的电化学性能分析
3.4.1 GCD分析
3.4.2 CV分析
3.4.3 EIS分析
3.4.4 循环性能分析
3.5 本章小结
第4章 超长MnO_x纳米线@C@MnO_x纳米片核壳异质结的制备及储能机理研究.
4.1 引言
4.2 超长MnO_x纳米线@C@MnO_x纳米片核壳异质结的制备
4.2.1 N,S共掺多孔碳的制备
4.3 超长MnO_x纳米线@C@MnO_x纳米片异质结的结构和形貌分析
4.3.1 XRD分析
4.3.2 SEM分析
4.3.3 TEM分析
4.3.4 N_2吸附脱附分析(BET分析)
4.3.5 原位Raman分析和XRD分析
4.4 超长MnO_x纳米线@C@MnO_x纳米片异质结的电化学性能测试
4.4.1 恒流充放电(GCD)测试
4.4.2 循环伏安(CV)测试
4.4.3 循环性能测试
4.4.4 非对称超级电容器组装及测试
4.5 本章小结
第5章 Mn_3O_4@r GO异质结的制备及储能机理研究
5.1 引言
5.2 Mn_3O_4@r GO异质结的制备
5.3 Mn_3O_4@r GO异质结的结构和形貌表征
5.3.1 XRD分析
5.3.2 Zeta电位分析
5.3.3 SEM分析
5.3.4 AFM分析
5.3.5 TEM(HRTEM)分析及mapping分析
5.3.6 N_2吸附脱附及孔径分布分析
5.3.7 原位Raman分析
5.3.8 EQCM(电化学石英晶体微天平)分析
5.3.9 第一性原理计算分析
5.4 Mn_3O_4@r GO异质结的电化学性能表征
5.4.1 CV测试
5.4.2 GCD测试
5.4.3 EIS测试
5.4.4 长循环性能测试
5.4.5 非对称超级电容器器件测试
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]氮氧共掺杂多孔碳片用于超高比容量的超级电容器（英文）[J]. 吴中,张新波. Science China Materials. 2016(07)
[2]基于碳材料的可伸缩型超级电容器的研究进展（英文）[J]. 张熙悦,张昊喆,林子琦,于明浩,卢锡洪,童叶翔. Science China Materials. 2016(06)
[3]二氧化锰及相关锰氧化物的晶体结构、制备及放电性能（1）[J]. 夏熙. 电池. 2004(06)
博士论文
[1]多级阵列结构与类固溶复合体系的构筑及电化学储能研究[D]. 张冠华.湖南大学 2016
硕士论文
[1]二氧化锰超级电容器电极材料的研究[D]. 钟玲珑.天津大学 2010
本文编号：3680706
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/3680706.html