c@mno_2核—壳结构复合材料的制备及其电化学性能研究

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1、学校代号10530学号201330061359分类号O613密级公开硕士学位论文C@MnO2核-壳结构复合材料的制备及其电化学性能研究学位申请人刘瑞花指导教师刘恩辉教授学院名称化学学院学科专业化学工程与技术研究方向应用电化学二零一六年五月二十日Preparationofcore-shellstructurecompositematerialsofC@MnO2andtheirelectrochemicalperformanceCandidateLiuRuihuaSupervisorProf.LiuEnhuiCollegeChemistryProgramCh

2、emicalEngineeringandTechnologySpecializationAppliedElectrochemistryDegreeEngineeringMasterUniversityXiangtanUniversityDateMay,2016巧巧十堂学位论文原初性寅明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任何巧他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重耍贡献的个人和集体，均已在文中＾明确方式标明。本人完全意识到本声明的

3、１法律后果由本人承担。作者签名；曰期年＾月Ｓ口学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被登阅和借阅。本人授权湘潭大学可抖将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫抓等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：ｆ心口期＝年ｔ巧口挪＾导师签名［１期；灵４年＾月少曰C@MnO2核-壳结构复合材料的制备及其电化学性能的研究摘要电子产品的涌现，需要环境友好

4、，可持续的储能装置。集合传统电容器与电池优点的超级电容器由于其充放电迅速、循环寿命长、功率密度高、节能环保等特点，成为新能源领域的研究热点，其可分为双电层电容器与赝电容电容器。本研究工作中采用氧化还原沉积，原位沉积的方法制备AC/MnO2、C/MnO2、PGC/MnO2复合材料。采用一系列的测试方法，如：傅里叶变换红外光谱(FTIR)，X射线衍射(XRD)，扫描电子显微镜(SEM)，透射电子显微镜(TEM)，循环伏安法(CV)，恒流充放电法(GCD)，交流阻抗(EIS)对所制备材料的微观结构，形貌及电化学性能进行了研究。本论文的研究内容如下：(1)首先采

5、用水热法，以β-环糊精为碳源制备球状的碳前驱体，随后进行碳化，空气活化得到活性炭(AC)。之后运用氧化还原沉积的方法，借助H2O2与MnSO4之间的反应，使其在活性炭表面均匀沉积少量MnO2。在6MKOH电解-1-1液中，0.2Ag的电流密度下，AC/MnO2复合材料的比电容高达193Fg，优于未复合的活性炭材料与MnO2。(2)以β-环糊精为碳源，通过水热法制备碳前驱体，干燥后利用KMnO4与碳前驱体间的氧化还原反应原位沉积制得C/MnO2复合材料。论文中通过正交试验探讨了原料比例、酸含量、温度对该化学反应的影响。结果表明：在6MKOH-1-1电解液中

6、，2mVs的电流密度下，该复合材料的比电容高达217Fg，能量密-1-1度与功率密度分别是39.1Whkg和433.1Wkg，C/MnO2的性能得到显著提高。(3)采用水热碳球做前驱体，以ZnCl2与Ni(CH3COO)2·4H2O分别作化学活化剂与石墨化催化剂，化学活化与石墨化的过程同时进行，探讨了制备部分石墨化碳的最佳条件。将制备的部分石墨化碳(PGC)在一定条件下与KMnO4反应制得部分石墨化碳与MnO2的复合材料即PGC/MnO2，部分石墨化碳提高了MnO2的导电性能，且由于在PGC表面覆盖的是一层MnO2薄膜，使得PGC/MnO2复合材料的功率

7、密度与能量密度得到显著提升。计算得到该复合材料的比电容为-1-1-1131Fg，能量密度高达59.1Whkg，功率密度到达676.7Wkg。关键词：AC/MnO2；C/MnO2；PGC/MnO2；核-壳结构；电化学性能IIC@MnO2核-壳结构复合材料的制备及其电化学性能的研究Abstractenvironmentalfriendlyandsustainableenergystoragesystemsareheavydemandedowingtothespringingupofportableelectronicproducts.supercapacit

8、orincombinationwiththeadvantagesofconven