水热法制备Mn基金属氧化物/生物碳复合电极材料开题报告

1. 研究目的与意义

由于石油资源日趋短缺，并且燃烧石油的内燃机尾气排放对环境的污染越来越严重(尤其是在大、中城市)，人们都在研究替代内燃机的新型能源装置。已经进行混合动力、燃料电池、化学电池产品及应用的研究与开发，取得了一定的成效。但是由于它们固有的使用寿命短、温度特性差、化学电池污染环境、系统复杂、造价高昂等致命弱点，一直没有很好的解决办法。而超级电容器以其优异的特性扬长避短，可以部分或全部替代传统的化学电池用于车辆的牵引电源和启动能源，并且具有比传统的化学电池更加广泛的用途。正因为如此，世界各国(特别是西方发达国家)都不遗余力地对超级电容器进行研究与开发。

超级电容器是近几年才批量生产的一种新型电力储能器件，超级电容器的电容量极大，可达数千法拉，它既具有静电电容器的高放电功率优势又像电池一样具有较大电荷储存能力。此外，超级电容器还具有容量配置灵活、易于实现模块化设计、循环使用寿命长、工作温度范围宽、环境友好、免维护等优点，这些特性使其更适于苛刻的工作环境。近年来随着碳纳米技术的发展，超级电容器的制造成本不断降低，而其功率密度和能量密度却不断提高，这些都将进一步拓展并加快超级电容器在新型电力储能方面的应用。

2. 研究内容和预期目标

研究内容

超级电容器是一种介于蓄电池和传统静电电容器之间的新型的储能元件，具有比容量大，功率密度高、循环寿命长、充放电速度快、环境友好等优点，因而成为目前能源领域的研究热点。锰氧化物价格低廉、资源丰富、环境友好，是理想的电极材料。生物质碳材料具有对环境友好、廉价、可再生的优点。可利用的生物质材料制备优质多孔、大比表面积、高电化学性能、稳定循环性的碳材料。并继续对其与金属氧化物复合后，制备出有大比表面积，均一的孔隙结构分布，较好的电化学性的电极材料。

3. 研究的方法与步骤

1.选取合适的生物组织作为基质，预处理后经高温煅烧，得到生物碳材料。

2.将生物碳材料浸渍在锰、钴、镍等金属盐溶液，再经水热法制备得到复合材料

3.对合成的材料进行相应的xrd、fesem、hrtem、bet等表征其微观结构特征。之后在电化学工作站上测试其电容性能。

4. 参考文献

1. gonzalez z , ferrari b , sanchez-herencia a j , et al. use of polyelectrolytes for the fabrication of porous nio films by electrophoretic deposition for supercapacitor electrodes[j]. electrochimica acta, 2016.

2. km a , manoj m , , jinisha b , , et al. mn 3 o 4 /reduced graphene oxide nanocomposite electrodes with tailored morphology for high power supercapacitor applications[j]. electrochimica acta, 2017, 236:424-433.

3. noh j , yoon c m , kim y k , et al. high performance asymmetric supercapacitor twisted from carbon fiber/mno 2, and carbon fiber/moo 3[j]. carbon, 2017, 116(complete):470-478.

5. 计划与进度安排

2022-2022-1学期17-20周~2022-2022-2学期

(1) 第1周~第2周（2022-11-12~2022-2-22），查阅资料，制定实验方案，完成开题报告，外文论文翻译；

(2) 第3周~第6周（2022-2-25~3-22），熟悉材料的制备工艺，合成金属氧化物-生物碳复合材料。