《氧化錳多層次納米結構超級電容器電極材料的研究》是依託武漢理工大學，由戴英擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：氧化錳多層次納米結構超級電容器電極材料的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：戴英
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
超級電容器是一種新型儲能器件，本項目以MnO2為研究體系，利用其獨特的多種可調隧道結構，提出通過集成不同層次結構 (如一維納米結構、孔結構、隧道結構)形成超薄電極的構想，控制合成MnO2納米管/納米棒或在各種導電基板上自組裝MnO2一維納米結構薄膜。通過調控各種工藝過程和工藝條件，發展製備多層次納米結構MnO2電極材料的新方法，並研究一維納米MnO2可控生長的條件及生長動力學。探討納米尺度下電極材料的表面、電化學界面、離子傳輸的規律，對多層次結構薄膜電極的電化學性能進行研究，探討其多層次納米結構如維度、尺度、表面、界面、孔結構等與性能的相關性，建立多層次納米結構薄膜的物理化學特性與其電極電化學行為的關係。對各種MnO2電極材料的循環穩定性進行研究，探討電化學穩定性機理，以求獲得高比容量、高循環穩定性的氧化錳電極材料，為超級電容器的快速發展奠定基礎。
結題摘要
超級電容器是一種新型儲能器件，過渡金屬氧化物作為良好的贗電容器電極材料成為當前的研究熱點。MnO2因其價格低廉、電化學視窗寬、理論比電容大、環境友好等特點備受研究者青睞。本項目選擇過渡金屬氧化物MnO2為研究對象，通過調控各種工藝過程和工藝條件，發展了製備多層次納米結構MnO2電極材料的新方法，探討了其多層次納米結構與性能的相關性，建立了多層次納米結構薄膜的物理化學特性與其電極電化學行為的關係。採用水熱法，在硫酸錳和高錳酸鉀反應體系中，通過控制工藝條件，分別製備出α，β，γ，δ四種晶型和不同形態的MnO2納米材料，在一個反應體系中實現了MnO2納米材料晶相和形態的控制生長。對不同晶型的MnO2電極材料的電化學性能進行研究，γ- MnO2性能最優。為改善電極材料的性能，將MnO2與CNTs、聚合物進行複合。當CNTs的加入量為20%時，γ- MnO2/CNTs複合材料放電比電容提高，循環穩定性有所改善。MnO2/PANI複合材料(MnCl2:苯胺比例為2:1)，比電容和循環穩定性均得到了很大的提高。此外，還製備出片狀多層次結構α-Ni(OH)2/NiO微球，比表面積高達182.9m2/g。由於其多層次結構及熱處理溫度形成的敞開夾層結構，使該材料具有良好的超級電容性能和大電流放電特性。該項目的研究，獲得了高比容量、循環穩定性好的氧化錳電極材料，為超級電容器的發展奠定了一定基礎。
