论文摘要
超级电容器作为一种绿色环保能源,具有高能量密度、良好的可逆性和长循环寿命等优点。MnO2因具有成本低、资源丰富且对环境友好等特点成为一种备受关注的超级电容器电极材料。本论文用熔盐合成法分别在KCl-LiCl体系、KCl-LiCl-NaCl体系和KCl-ZnCl2体系中制备出MnO2粉体。结果表明不同熔盐体系对合成的样品晶型结构有较大影响,在KCl-LiCl体系和KCl-LiCl-NaCl体系中合成的样品为α-MnO2和γ-MnO2的混合物,而在KCl-ZnCl2体系中合成的为β-MnO2。电化学测试表明在KCl-LiCl-NaCl体系中制备的样品具有最佳电容性能,其合成MnO2的最佳条件和对应的放电比容量分别为:2h、450℃、m（KMnO4+MnCl2）:m（KCl-LiCl-NaCl）=1:3。在2mA·cm-2电流密度下放电比容量为227.65F·g-1;等效串联电阻（RS）和电极反应电阻（Rr）分别为0.84Ω和0.94Ω;在5mA·cm-2电流密度下经过100次循环充放电后容量稳定在191.25F·g-1,充放电效率为100%。采用水热法在不同反应条件下制备出了MnO2,结果表明所制备的样品为α-MnO2和γ-MnO2的混合物。制备MnO2的最佳反应条件为2h、125℃及加入2mL异丙醇。样品的RS和Rr分别为0.24Ω和1.96Ω,其在电流密度为2mA·cm-2下放电比容量达到303.55F·g-1,在5mA·cm-2电流密度下经过100次充放电后放电比容量为198.34F·g-1,衰减了29.75%,充放电20次后充放电效率稳定在100%。对最佳水热条件下的样品掺杂碳纳米管（CNTs）、TiO2和La,并分别进行XRD和电化学测试。XRD测试表明掺杂未引起结构的改变,电化学测试结果表明适量的掺杂CNTs、TiO2和La均有助于提高样品的超级电容性能,CNTs、TiO2和La的最佳掺杂比例分别为5%、1%和1%。其中掺杂TiO2量为1%的样品电化学阻抗最小,RS和Rr分别为0.17Ω和0.23Ω:掺杂5%碳纳米管的样品比容量增幅最大并且具有最好的循环性能,其在2mA·cm-2电流密度下比容量较未掺杂样品提高了25.50%达380.98F·g-1,在5mA·cm-2电流密度下充放电100次后比容量由349.12 F·g-1降低到310.25F·g-1,仅衰减11.13%。
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摘要ABSTRACT第1章 绪论1.1 本论文研究的背景1.2 超级电容器简介1.2.1 超级电容器的特点1.2.2 超级电容器电极材料1.3 国内外研究进展及应用现状1.3.1 超级电容器研究进展1.3.2 超级电容器的应用现状1.4 本论文的设想及拟进行的工作第2章 超级电容器工作原理和实验方法2.1 概述2.2 超级电容器工作原理2.2.1 双电层电容器2.2.2 法拉第准电容器2.2.3 混合电容器2.3 测试原理和方法2.3.1 实验测试原理2.3.2 实验试剂和仪器2.4 本章小结2及超级电容性能研究'>第3章 熔盐法制备MnO2及超级电容性能研究3.1 概述3.2 实验流程和路线2及超级电容性能'>3.3 KCI-LiCl体系制备MnO2及超级电容性能2的制备'>3.3.1 KCl-LiCl体系下MnO2的制备3.3.2 工作电极的制备2超级电容性能的影响'>3.3.3 反应时间对MnO2超级电容性能的影响2超级电容性能的影响'>3.3.4 反应温度对MnO2超级电容性能的影响2超级电容性能的影响'>3.3.5 反应物与熔盐配比对MnO2超级电容性能的影响2及超级电容性能'>3.4 KCl-LiCl-NaCl体系制备MnO2及超级电容性能2的制备'>3.4.1 KCl-LiCl-NaCl体系下MnO2的制备3.4.2 工作电极的制备2超级电容性能的影响'>3.4.3 反应时间对MnO2超级电容性能的影响2超级电容性能的影响'>3.4.4 反应温度对MnO2超级电容性能的影响2超级电容性能的影响'>3.4.5 反应物与熔盐配比对MnO2超级电容性能的影响2体系制备MnO2及超级电容性能'>3.5 KCl-ZnCl2体系制备MnO2及超级电容性能2体系下MnO2的制备'>3.5.1 KCl-ZnCl2体系下MnO2的制备3.5.2 工作电极的制备2性能的影响'>3.5.3 反应时间对MnO2性能的影响2超级电容性能的影响'>3.5.4 反应温度对MnO2超级电容性能的影响2性能的影响'>3.5.5 反应物与熔盐用量比例对MnO2性能的影响2性能比较'>3.6 各熔盐体系制备MnO2性能比较3.7 本章小结2及超级电容性能研究'>第4章 水热法制备MnO2及超级电容性能研究4.1 概述4.2 工艺过程2及超级电容性能'>4.3 水热法制备MnO2及超级电容性能2粉体'>4.3.1 水热法制备MnO2粉体4.3.2 研究电极的制作2性能的影响'>4.3.3 反应时间对MnO2性能的影响2性能的影响'>4.3.4 水热反应温度对MnO2性能的影响2性能的影响'>4.3.5 异丙醇添加量对MnO2性能的影响4.5 本章小结2的性能研究'>第5章 改性MnO2的性能研究5.1 概述5.2 工艺过程2/碳纳米管复合材料的超级电容性能研究'>5.3 MnO2/碳纳米管复合材料的超级电容性能研究2/碳纳米管复合材料的制备'>5.3.1 MnO2/碳纳米管复合材料的制备5.3.2 研究电极的制作2超级电容性能的影响'>5.3.3 碳纳米管的掺杂比例对MnO2超级电容性能的影响2/TiO2复合材料的超级电容性能研究'>5.4 MnO2/TiO2复合材料的超级电容性能研究2/TiO2复合材料的制备'>5.4.1 MnO2/TiO2复合材料的制备5.4.2 研究电极的制作2的掺杂比例对MnO2超级电容性能的影响'>5.4.3 TiO2的掺杂比例对MnO2超级电容性能的影响2超级电容性能的影响'>5.5 镧的掺杂比例对MnO2超级电容性能的影响5.5.1 掺镧复合材料的制备5.5.2 研究电极的制作2电极超级电容性能研究'>5.5.3 掺杂不同比例镧的MnO2电极超级电容性能研究5.6 本章小结结论参考文献攻读学位期间发表的论文致谢
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