二氧化锰及其复合材料的制备与超电容性能研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文二氧化锰及其复合材料的制备与超电容性能研究硕士研究生：包路路指导教师：吕艳卓副教授学科、专业：化学工程与技术论文主审人：王贵领教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文二氧化锰及其复合材料的制备与超电容性能研究硕士研究生：包路路指导教师：吕艳卓副教授学位级别：工学硕士学科、专业：化学工程与技术所在单位：材料科学与化学工程学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedI

2、ndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngThePreparationandTheSupercapacitivePropertiesStudyofManganeseDioxideandItsCompositesCandidate:BaoLuluSupervisor:AssociateProf.LvYanzhuoAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ChemicalEngineeringandT

3、echnologyDateofSubmission:January,2018DateofOralExamination:March,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在

4、文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈

5、尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日摘要超级电容器因其有循环寿命长、可大功率放电、充放电速度快等优点，一直受到研究者的广泛研究。超级电容器电极材料按储能机理可分为双电层电容器电极材料和赝电容电容器电极材料。其中赝电容电容器电极材料因其具有能量密度、最大电压大等优点一直备受研究。在赝电容电容器电极材料中，金属氧化物常被研究，比如RuO2、MnO2、C

6、o3O4等。MnO2因其来源广泛、成本低、合成简单等优点被视为超级电容器理想的电极材料。但MnO2因其导电性差、易团聚、循环性差等缺点制约着其向实际应用发展，因此，对MnO2进行修饰或者复合其它超电容材料一直是研究者的热衷方向。本论文首先使用KMnO4与稀HCl为反应物，通过液相沉淀法制备出了MnO2材料，并探究了反应温度和时间对其形貌与超电容性能的影响，以得到一个最佳反应参数。把MnO2分别与Fe2O3、SnO2复合，考察了复合材料的超电容性能，并将复合材料组装成超级电容器，以此来测试MnO2复合材料的

7、实际应用情况。(1)以KMnO4与稀HCl为反应物，采用液相沉淀法制备纯MnO2材料，并分别以水浴温度和水浴搅拌时间为变量。通过测试发现，当水浴温度为60℃，水浴搅拌时间为1-1Nah时制备的MnO2材料具有最佳的超电容性能，在1mol⋅L2SO4电解质溶液中进行充放电测试，当电流密度为0.2A·g-1时比电容高达224F·g-1。(2)将MnO2与Fe2O3分别采用化学复合法和物理研磨复合法对两种材料进行复合，并控制复合物中Fe2O3占MnO2质量的质量分数，制得多种MnO2@Fe2O3复合材料。通过形

8、貌测试与电化学测试发现，当采用化学复合法，即在MnO2的合成过程中加入制备的Fe2O3材料，且Fe2O3占MnO2质量分数为10%时，制备的MnO2@Fe2O3(10%-1)复合材料具有最佳的形貌和超电容性能，MnO2颗粒的导电性和循环性得到了有效改善，复合材料在0.2A·g-1电流密度下，比电容高达232F·g-1，循环1000次后比电容保持率高达91%，较纯MnO2材料80%的保持率提升了11个百分点。(3)为了提升MnO