锰氧化物碳复合材料的制备及电化学性能的研究

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目锰氧化物/碳复合材料的制备及电化学性能的研究作者姓名李春颖学位类别工程硕士指导教师邵光杰教授2015年5月中图分类号：O646.54学校代码：10216UDC：544密级：公开工程硕士学位论文（应用研究型）锰氧化物/碳复合材料的制备及电化学性能的研究硕士研究生：李春颖导师：邵光杰教授副导师：李悦生教授申请学位：工程硕士工程领域化学工程所属学院：环境与化学工程学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：燕山大学IADissertationinAppliedChemistryPREPARATIONANDELECTROCHEMICALP

2、ERFORMANCEOFMANGANESEOXIDE/CARBONCOMPOSITESbyLiChunyingSupervisor:ProfessorShaoGuangjieYanshanUniversityMay,2015II燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《锰氧化物/碳复合材料的制备及电化学性能的研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期

3、：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《锰氧化物/碳复合材料的制备及电化学性能的研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日III摘要作为超级电容器材

4、料，锰氧化物具有较高的理论比容量。但是，它存在导电性差，电化学循环过程中活性物质溶解等缺点，限制了它的广泛应用。碳材料拥有高的电子导电性、大的比表面积和孔体积，将锰氧化物和碳材料复合能够有效的解决锰氧化物导电性差的问题，提高电极材料的电化学性能。本文利用高温热处理的方法制备锰氧化物/碳复合材料，通过锰源、细化粒径方式、包覆的碳源的差异改变电极材料的导电性和孔结构，为电子的运输和离子的扩散提供连续的通道。同时，本文详细地研究一氧化锰向锰氧化物转化的机制，尝试从机理上解释抗坏血酸作为碳源时，电化学性能显著提高的原因。实验过程中，利用XRD、场发射扫描电镜、恒流充放电和交流阻抗等测试手段表征材

5、料的组织结构、表面形貌和电化学性能。当碳酸锰为锰源，抗坏血酸为碳源，采用砂磨的混料方式时，经过高温700℃处理6h，得到MnO/C复合物电化学性能最佳。当电流密度为1A/g时，放电比容量高达807F/g，循环2500圈后，MnOx/C能够维持初始容量的76%，循环稳定性优异。当电流密度增加为10A/g时，放电比容量仍为418F/g，表现良好的倍率性能。在电化学循环过程中，一氧化锰转化为锰氧化物，形貌从一氧化锰颗粒嵌入碳阵列转化为锰氧化物/碳复合的薄片构成的三维多孔网络结构。这是由于少量溶解的2+Mn经过成核和外延生长过程，从颗粒状变为薄片状，这些薄片很好的依附于碳阵列上，形成锰氧化物/碳

6、复合结构。碳的嵌入有效的提高锰氧化物的导电性，增加电极材料的比表面积和孔体积，这些内部相连的孔为电解液的扩散提供连续的通道，电解液离子更容易到达活性物质表面，从而提高电化学性能。关键词：超级电容器；锰氧化物；电化学性能；包覆碳IVAbstractAsakindofsupercapacitormaterials,manganeseoxidehashightheoreticalspecificcapacitance.Butitspoorelectricalconductivityandthedissolutionofactivematerialsintheprocessofelectroch

7、emicalcycles,manganeseoxiderestrictedwideapplicationasasupercapacitormaterial.Withthehelpofhighelectricalconductivity,largespecificsurfaceareaandporevolumeofcarbon,manganeseoxideandcarboncompositecaneffectivelyimprovet