电化学沉积法制备巨孔结构氧化锰电极及其电化学特性研究

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1、中文摘要本研究利用單一分佈之聚苯乙烯球形成模板，並以陽極沉積法製備巨孔結構之氧化錳電極，探討結構對於其電化學特性的影響。以場發射電子顯微鏡(FE-SEM)觀察電極的表面型態變化，並以低掠角的X-光繞射(GA-XRD)儀分析其結晶結構。在電極的電化學特性分析上，以1MNa2SO4溶液作為電解液進行循環伏安(CV)、恆定電流充放電以及循環壽命等測試。SEM圖顯示沉積之二氧化錳薄膜具有奈米線狀之結構，其孔洞型態依製備方式不同，可形成巨孔型、中空型以及導電巨孔型等。GA-XRD分析結果顯示，陽極沉積法製備之氧化錳薄膜經熱

2、處理300oC後為MnO2結晶結構。由於巨孔結構氧化錳電極可增加其比表面積的利用率，並有利於電解質進入和離子的遷移，故對其電化學反應有正面的影響。此外，於聚苯乙烯球表面電泳沉積一層氧化鎳薄膜，可增加氧化錳薄膜電極的導電性，使電極的電容特性明顯提升。電化學分析結果顯示，在掃描速率10mVs-1下，巨孔型氧化錳電極比電容值可達288Fg-1；中空型電極比電容值為504Fg-1；導電巨孔型電極比電容值可達472Fg-1。相較於二氧化錳薄膜電極比電容值257Fg-1，中空型與導電巨孔型二氧化錳電極之比電容值提升約一倍。英

3、文摘要Inthisstudy,themonodispersedpolystyrene(PS)spheresareusedasthetemplateinanodicelectrodepositiontoformmacroporousmanganeseoxideelectrode.Theeffectsofelectrode’sstructureontheelectrochemicalbehaviorareinvestigated.Field-emissionScanningelectronmicroscope(FE-

4、SEM)andglancingangleX-raydiffraction(GA-XRD)wereusedtoidentifythefilmsurfacemorphologyandcrystalstructure.Theelectrochemicalperformancesofthefilmsarecharacterizedbymeansofcyclicvoltammetry,galvanostaticcharge/dischargeandcycle-lifetestin1MNa2SO4electrolyte.Th

5、eSEMimageshowsthatthemorphologyofmanganeseoxidefilmiscomposedofnanowires.Themacroporous,hollowandconductiveporousMnO2electrodescanbeobtainedbytuningthefabricatingprocess.GA-XRDanalysisshowsthatthecrystalstructureofthefilmannealedat300oCisMnO2.Porousfilmstruct

6、urecanenhancesignificantlythespecificsurfaceareaandtheutilizationofMnO2duetothefacilitationofelectrolytepenetrationandmigrationthroughfilm.Hence,theporousstructurehaspositiveeffectsonthecapacitivebehavioroffilm.Inaddition,depositingtheconductiveNiOfilmontothe

7、PSspherebyelectrophoreticdeposition(EPD)canenhancethecapacitivebehaviorofMnO2filmpossiblyduetoanincreasedelectricalconductivityoffilm.Theelectrochemicalresultsshowthatthespecificcapacitanceofthemacroporous,hollowandconductiveMnO2electrodesareapproximately288F

8、g-1,504Fg-1and472Fg-1,respectively,whicharemuchhigherthanthatofabareMnO2filmdepositedbyanodicdeposition(257Fg-1).目錄中文摘要IAbstractII總目錄III表目錄VI圖目錄VII第一章緒論11-1研究緣起與目的11-2研究的架構與內容2第二章文獻回顧42-1