学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于二氧化锰和碳纳米管的复合电容材料制备及性能研究

作　者: 彭诚
导　师: 彭峰
学　校: 华南理工大学
专　业: 工业催化
关键词: 二氧化锰碳纳米管超级电容器电化学阻抗
分类号: TM53
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 247次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

作为一种新型的电能存储装置，电化学电容器以其功率密度高，循环性能优异的特性引起了众多研究者的关注。在众多潜在的电容材料中，二氧化锰因其优异的电容性能、低廉的价格和环境友好性成为人们研究的热点。与碳材料复合可以有效改进二氧化锰的导电性，提高其电容响应。本文使用碳纳米管为载体，利用自身其还原性，与高锰酸钾反应，制备了形貌均一、性能较好的二氧化锰/碳纳米管复合材料。这种制备方法与传统化学沉积法相比，在方法的便捷性和产物的均一性方面具有明显的优越性。通过FE-SEM，EIS等手段分析了复合材料的微观形貌和导电性对电容性能的影响，并以其为依据，设计了一种全新的材料合成思路，即为了最大限度地保护碳纳米管自身的导电性能，在碳纳米管表面预先包覆一层自牺牲性还原剂，利用这层还原剂实现对高锰酸钾的原位还原沉积，实现二氧化锰/碳纳米管复合材料的优化，提高二氧化锰/碳纳米管复合材料的电容性能。此外，本文制备了磷原子掺杂的碳纳米管，考察了磷掺杂对碳纳米管形貌和电荷传导性能的影响；使用掺磷碳纳米管为载体负载二氧化锰，考察了载体性质对复合材料性能的影响，从反面证实了电荷传导能力和孔隙结构对材料电容性能的重要性。电荷传导能力的提高和孔隙结构的优化有利于复合材料性能的发挥。本研究对改进复合电容材料制备工艺，提高电容性能具有一定的参考价值。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-29
  1.1. 电化学电容器简介  10-19
    1.1.1. 电化学电容器特点  10-11
    1.1.2. 电化学电容器原理及主要的电容材料  11-16
    1.1.3. 电化学电容器发展现状  16-18
    1.1.4 电化学电容器应用前景  18-19
  1.2. 基于 MnO_2的电化学电容材料研究进展  19-28
    1.2.1. 纳米二氧化锰材料  19-22
    1.2.2 二氧化锰/碳复合电容材料  22-26
    1.2.3 纳米材料修饰基底上的二氧化锰电沉积  26-28
  1.3. 本文研究目的及内容  28-29
第二章实验部分  29-35
  2.1 实验试剂及仪器  29-30
    2.1.1 化学试剂  29
    2.1.2 实验仪器  29-30
  2.2 复合电容材料制备  30
    2.2.1 MnO_2/CNT 复合材料制备  30
    2.2.2 MnO_2/PANI@CNT，MnO_2/GC@CNT 复合材料制备  30
    2.2.3 MnO_2/P-doped CNT 复合材料制备  30
  2.3 复合电容材料结构表征手段  30-32
    2.3.1 电子探针微区分析（EMPA-EDX）  30-31
    2.3.2 X 射线衍射（XRD）  31
    2.3.3 X 射线光电子能谱（XPS）  31
    2.3.4 傅里叶红外光谱（FT-IR）  31
    2.3.5 拉曼光谱（Raman）  31
    2.3.6 场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）  31
    2.3.7 透射电子显微镜（TEM）  31-32
  2.4 复合电容材料电化学性能评价方法  32-35
    2.4.1 工作电极的制作  32
    2.4.2 电化学性能考察方法  32-35
第三章 MnO_2/CNT 复合电容材料制备及性能评价  35-47
  3.1 引言  35
  3.2 MnO_2/CNT 复合电容材料制备  35-36
    3.2.1 多壁碳纳米管的预处理  35
    3.2.2 MnO_2/CNT 复合电容材料的原位还原沉积法制备  35-36
  3.3 MnO_2/CNFT 复合电容材料结构表征  36-39
  3.4 MnO_2/CNT 复合电容材料电化学性能测试  39-45
    3.4.1 MnO_2负载量对于复合材料性能影响  39-41
    3.4.2 MnO_2/CNT 复合材料的电化学电容性能  41-45
  3.5 本章小结  45-47
第四章 MnO_2/PANI@CNT 和 MnO_2/GC@CNT 复合电容材料制备及性能评价  47-73
  4.1 PANI/MnO_2/CNT 复合材料的尝试制备  47-52
  4.2 MnO_2/PANI@CNT 复合材料制备及性能评价  52-59
    4.2.1 MnO_2/PANI@CNT 复合材料制备  52-53
    4.2.2 MnO_2/PANI@CNT 复合材料结构表征及性能评价  53-57
    4.2.3 小结  57-59
  4.3 MnO_2/GC@CNT 复合材料制备及性能评价  59-69
    4.3.1 MnO_2/GC@CNT 复合材料制备  59
    4.3.2 MnO_2/GC@CNT 复合材料结构表征及性能评价  59-69
    4.3.3 小结  69
  4.4 叠片式非对称电容器组装及性能测试  69-72
  4.5 本章小结  72-73
第五章 MnO_2/P-doped CNT 复合电容材料制备及性能评价  73-81
  5.1 引言  73
  5.2 MnO_2/P-doped CNT 复合材料制备  73
    5.2.1 P-doped CNT 制备  73
    5.2.2 MnO_2/P-doped CNT 制备  73
  5.3 MnO_2/P-doped CNT 结构表征及性能评价  73-80
    5.3.1 P-doped CNT 结构表征及电化学性能评价  73-77
    5.3.2 MnO_2/P-doped CNT 结构表征及性能评价  77-80
  5.4 本章小结  80-81
结论与展望  81-83
参考文献  83-90
攻读硕士学位期间取得的研究成果  90-91
致谢  91-92
附件  92

基于二氧化锰和碳纳米管的复合电容材料制备及性能研究

内容摘要

全文目录

相似论文