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层状二氧化锰复合电极材料研究

作　者: 席铭俊
导　师: 于书平
学　校: 北京化工大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 光电催化 层状二氧化锰 自组装 罗丹明B 超级电容器 剥离重组法 2,2’-联吡啶铁 聚苯硫醚
分类号: TM910.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


近些年来,层状二氧化锰及其复合材料被广泛应用在催化,超级电容器,磁性材料,传感器,电池等领域。本文利用层层组装吸附技术或剥离重组方法制备了层状二氧化锰分别与聚苯胺、2,2’-联吡啶铁、聚苯硫醚复合的电极材料,并研究了它们的光电降解性质或在超级电容器领域中的应用。具体内容如下：1.对所制备的层状二氧化锰复合电极材料采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外可见光谱(UV-vis)、热重分析(TG)和电化学测试等手段进行了形貌结构及电化学性能的表征。2.比较了不同方法制备的聚苯胺-层状二氧化锰复合材料在可见光下对罗丹明B的降解性能。通过层层自组装法制备的复合材料能够在外加电压0.9 V可见光条件下有效的降解罗丹明B,其降解率70 min达到70%；通过剥离重组方法制备的复合材料,在相同条件下对降解罗丹明B的降解率也达到了50%。总的结果表明聚苯胺能够增加光子的吸收,同时外加电流可以降低电子和空穴的重组。对两种方法所得到的复合材料具有不同降解能力进行了初步探讨。3.由于层层自组装法制备的复合材料具有较好的光电降解性能,本文还研究了小分子配合物2,2’-联吡啶铁与二氧化锰通过层层自组装方法制备的复合材料,在相同条件下罗丹明B的降解性质,结果表明降解率在80 min内达到57%。与聚苯胺-层状二氧化锰复合材料相比,小分子配合物复合物材料的光电降解能力略低,对其中的原因进行了探讨。4.比较了2,2’-联吡啶铁和聚苯硫醚分别与层状二氧化锰复合材料作为超级电容器电极材料的电化学性能。测得2,2’-联吡啶铁插层二氧化锰复合材料的比容量为428 F·g-1,聚苯硫醚插层二氧化锰复合材料的比容量为320 F·g-1。这两种复合材料经恒流充放电循环测试1000次后,比容量的保持率均为94%。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-15
第一章 绪论  15-28
  1.1 层状二氧化锰概述  15-21
    1.1.1 层状二氧化锰的结构  15
    1.1.2 层状二氧化锰的制备  15-19
    1.1.3 复合层状二氧化锰的制备方法  19-21
  1.2 层状二氧化锰的应用  21-26
    1.2.1 光电催化降解  21-24
    1.2.2 超级电容器  24-26
  1.3 本课题的选题目的及意义  26-27
  1.4 本课题研究内容  27-28
第二章 实验部分  28-31
  2.1 实验试剂  28-29
  2.2 实验仪器  29
  2.3 表征方法  29-31
第三章 层状二氧化锰与聚苯胺自组装膜材料的制备及光电降解性能研究  31-41
  3.1 引言  31
  3.2 制备方法  31-32
  3.3 结果与讨论  32-40
    3.3.1 SEM测试  32
    3.3.2 XRD测试  32-33
    3.3.3 紫外可见光谱测试  33-34
    3.3.4 电化学性能测试  34-37
    3.3.5 光电催化性能测试  37-38
    3.3.6 交流阻抗测试  38-40
  3.4 本章小结  40-41
第四章 层状二氧化锰与聚苯胺插层膜材料的制备及光电降解性能研究  41-50
  4.1 引言  41
  4.2 实验方法  41-42
  4.3 结果与讨论  42-49
    4.3.1 SEM测试  42
    4.3.2 XRD测试  42-43
    4.3.3 红外光谱测试  43-44
    4.3.4 热失重分析测试  44-45
    4.3.5 电化学性能测试  45-47
    4.3.6 光电催化性能测试  47-48
    4.3.7 交流阻抗测试  48-49
  4.4 本章小结  49-50
第五章 层状二氧化锰与2,2’-联吡啶铁自组装膜材料的制备及光电降解性能研究  50-56
  5.1 引言  50
  5.2 实验方法  50
  5.3 结果与讨论  50-55
    5.3.1 紫外光测试  50-51
    5.3.2 SEM测试  51
    5.3.3 电化学性能测试  51-53
    5.3.4 光电催化性能测试  53-54
    5.3.5 交流阻抗测试  54-55
  5.4 本章小结  55-56
第六章 2,2’-联吡啶铁和二氧化锰插层材料的制备及电容性能研究  56-67
  6.1 引言  56
  6.2 实验方法  56-57
  6.3 结果与讨论  57-66
    6.3.1 扫描电镜测试  57-58
    6.3.2 XRD测试  58-59
    6.3.3 热失重分析测试  59-60
    6.3.4 电化学性能测试  60-66
  6.4 本章小结  66-67
第七章 聚苯硫醚和二氧化锰插层材料的制备及电容性能研究  67-75
  7.1 引言  67
  7.2 实验方法  67
  7.3 结果与讨论  67-74
    7.3.1 扫描电镜测试  67-69
    7.3.2 XRD测试  69-70
    7.3.3 热失重分析测试  70-71
    7.3.4 电化学性能测试  71-74
    7.3.5 循环性能测试  74
  7.4 本章小结  74-75
第八章 结论及展望  75-77
参考文献  77-86
致谢  86-87
研究成果及发表的学术论文  87-88
作者简介  88-89
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  89-90

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 独立电源技术（直接发电） > 一般性问题 > 材料
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