1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
作为一种新型的电能存储装置,超级电容又称电化学电容器,以其长充放电寿命和高功率的特性引起了众多研究者的关注。
在1957年以becker公司用多孔碳制作的小型电容器为标志,拉开了电化学电容器开发的序幕[1]。
超级电容器的储能只涉及材料与电解质界面准二维空间上的离子吸附或高度可逆的化学反应,具有长达数十万次的理论寿命。
2. 研究的基本内容和问题
1.通过改变实验方案中的温度、加入的物质质量、反应时长等条件,探索制备电化学性能好的C/MnO2/CNT复合材料的最佳反应条件,明确各条件对C/MnO2/CNT复合材料的电化学性能的影响2.将制备的C/MnO2/CNT样品涂布于电极表面,测定该电极的物理性能和电化学性能,根据测定结果改进实验方案
3. 研究的方法与方案
1.制备c/mno2/cnts复合材料:20mg cnts 0.2ml 18wt% pss 20mlh2o↓电磁搅拌10min↓声波降解0.5h↓加入10ml6.0mm mn(ac)2↓搅拌12h,剧烈搅拌中加入10ml4.0mm kmno4,加热至60℃,反应1h/4h↓ mwcnts/mno2复合材料水溶液↓离心,洗涤↓ 真空冷冻干燥,研磨 (制备mno2/cnts复合材料)↓称取10mg mno2/cnts样品 适量葡萄糖 nahco3 10mlh2o↓ 电磁搅拌1h,加入水热反应釜中,180℃反应24h↓ 冷却、离心、洗涤↓真空冷冻干燥(使c包裹mno2/cnts复合材料)↓ 制得c/mno2/cnts复合材料2.电极的制备:称取8mg c/mno2/cnts复合材料 1mg乙炔黑,研磨 ↓1mg导电粘结剂,研磨 ↓喷涂至干燥的泡沫镍片(1cm1cm),压片 ↓80℃真空干燥30min ↓ 电极3.表征方法(1)对材料物理性能的表征主要包括材料的晶型,表面形貌和内部微观结构等,主要用到的测试手段有:x射线衍射(x-ray diffraction,xrd)扫描电子显微镜(scanning electron microscope, sem)透射电子显微镜(transmission electron microscopy,tem)(2)电化学测试 恒流充放电测试 循环伏安测试 交流阻抗图谱测试4.本次研究采取的方案为笔者根据多篇国内外文献以及较多前辈实验经验总结得到,具有良好的理论基础,实验所需器材以及设备实验室均能满足,同时指导老师吕波老师多年来一直从事无机化学研究,对于电极保护材料的制备有丰富的实验经验,可以为本研究的进行提供指导。
并且前期研究已经证明,mno2/cnt复合材料具有较好的电化学性能,后续以c为包裹材料来提高其性能的研究具有可行性。
因此,综上所述,我认为此实验方案可行。
4. 研究创新点
二氧化锰有高理论比容量,廉价易得,对环境无毒无害等优点,是用于电极保护的理想材料。
目前对于MnO2和各种碳材料制备复合材料的研究较多,比如与碳纳米管、碳气凝胶、石墨烯、碳气凝胶等制备复合材料或者其中两种一起制备复合材料,但对于制备以C包裹制备好的MnO2/CNT复合材料的研究较少,以此为研究对象有可能制备出性能更佳的电极保护材料。
5. 研究计划与进展
(1)2017.12-2018.1 查阅资料,了解课题,撰写文献综述、实验具体方案计划(2)2018.2-2018.4根据实验方案进行实验,探索最佳反应条件,以使复合材料的电化学性能达到最佳状态(3)2018.4-2018.5分析实验所得数据,得出结果并撰写毕业论文
