二氧化锰竹基活性炭超级电容器电极材料研究

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1、摘要二氧化锰／竹基活性炭超级电容器电极材料研究随着人类生活水平的提高，材料的更新换代日益加速，传统的石油化工能源不足，新型材料的发展也不能满足人类的需求，原始生物材料开始引起人类的关注。竹子作为一种原始生物材料，来源广泛，清洁廉价，将其炭化再活化得到的产物竹基活性炭，比表面积高，具有较好的孔结构，使其成为双电层超级电容器的最佳选择之一。二氧化锰价格低廉，资源充足，也具有优良的高比容量性能。于是两者结合的复合材料在超级电容器中具有广阔的应用前景。本研究采用机械球磨法和化学法(包括固相法、溶胶凝胶法、共沉淀法、共沉淀超声法)制备了不同比例的二氧化锰／

2、竹基活性炭复合材料，并将其作为超级电容器电极材料。对其进行扫描电子显微镜(SEM)，X射线衍射(XRD)和热重分析(TG．DSC)。在30％浓度的KOH水溶液中进行循环伏安、交流阻抗和电化学充放电测试，研究其电化学性能。研究表明，同一电流下，随着二氧化锰添加比例的增加，二氧化锰／竹基活性炭复合材料电极的稳定比容量减少。其中5％Mn02／BC、20％Mn02／BC、40％Mn02／BC复合材料电极的稳定比容量比较相近。当二氧化锰的比例超过40％以后，复合材料电极的稳定比容量下降得很快。当二氧化锰占复合材料质量分数为1％时，电极比容量可以达到338F

3、／g，100次循环后可以维持在260F／g。市售二氧化锰主要成分为13-Mn02，颗粒状。北京化T火学顾一}：研究生论文溶胶凝胶法制备的二氧化锰主要成分为Y．Mn02，呈现出花瓣状。固相法，共沉淀法和共沉淀超声法制备的二氧化锰主要成分为Q．Mn02。固相法制备的二氧化锰由颗粒团聚而成，共沉淀和共沉淀超声法制备的二氧化锰为棒状，但是共沉淀超声法制备出的二氧化锰的棒状比共沉淀法制备出的要粗一些。二氧化锰不同结构和形貌对1％Mn02／BC复合电极材料的电化学性能有所影响。lmA电流下，固相法制备的1％Mn02／BC复合材料电极最初比容量为298F／g，

4、100次循环后为215F／g。共沉淀法制备1％Mn02／BC复合材料电极最初比容量为272F／g，稳定后为195F／g。熔胶凝胶法制备1％Mn02／BC复合材料电极最初比容量为255F／g，稳定后为200F／g。另外煅烧后的二氧化锰／竹基活性炭复合电极材料比煅烧前具有更高的比容量。关键词：二氧化锰，竹基活性炭，超级电容器摘要STUDY0FMn02／BAMBOO-BASEDACTI、厂ATEDCARBoNCoMPoSITESASELECTRoDEMATERIALSFoRSUPERCAPACIToRABSTRACTMaterialsarefastde

5、velopingwiththeimprovementofhuman’Slivingstandard．Originalbiomaterialsgetmoreandmoreattentionsincetraditionalpetrochemicalenergyisdeficient，andnovelmaterialscannotmeetthedemands．Asanoriginalbiomaterial，bamboohasextensivesourcesandlowprice．Bamboobasedactivatedcarbonobtainedthr

6、oughthecarbonizationandactivationofbamboopossessesahighspecificsurfaceareaandallexcellentporousstructure，whichmakesitbecomeagreatelectrodematerialfordouble—layersupercapacitor．Sufficientandbasemanganesedioxidealsohashighspecificcapacity．Asaresult，thecompositesfrombamboobaseda

7、ctivatedcarbonandmanganesedioxidehavewideapplication．SomeMn02／bamboo—basedactivatedcarboncompositeswithdifferentMn02contentswerepreparedbymechanicalmillingmethod，Chemicalmethodincludingsolidphasemethod，sol—gelmethod，GO—depositionmethod．IlI北京化T大学硕十研究生论文Andthecompositeswereused

8、aselectrodematerialsforsupercapacitor．Thecompositeswerecharacterized