| 二氧化锰基纳米复合材料的设计、制备及电化学性能研究 | |
| 张博文 | |
| Subtype | 工学博士 |
| Thesis Advisor | 刘维民 |
| 2013-11-29 | |
| Degree Grantor | 中国科学院大学 |
| Department | 固体润滑国家重点实验室 |
| Degree Discipline | 材料学 |
| Keyword | 二氧化锰 洋葱碳 微接触印刷 二氧化钛 超级电容器 Mno2 Onion-like Carbon Microcontact Printing Tio2 Supercapacitor |
| Abstract | MnO2 作为一种储电材料，特别是作为超级电容器电极材料，由于其丰富的化学物理结构、廉价的制造成本和优越的电化学性能等优点而一直受到人们的广泛研究。然而纯MnO2 超级电容器的能量密度仍低于二次电池，这成为制约其大规模应用的关键因素。因此，研究和开发更高能量密度的MnO2 超级电容器具有十分重要的意义。同时，设计和制备具有微型、质轻、超薄、柔软等特性的新型超级电容器以满足当前电子器件的发展需求亦成为当前研究的热点和趋势。基于此，本论文采用多种方法制备了具有不同结构密度的MnO2 基复合材料，研究它们作为超级电容器电极材料的电化学性能，并进一步揭示了电极材料的微观形貌、化学组成及结构、制备和复合方式等对其电化学性能影响的规律。主要研究内容和结果如下: 1. 利用聚合物刷的桥接作用，将氧化石墨烯与无定形MnO2 组装制备了具有刷形结构的纳米复合材料。此刷形结构材料与单纯的氧化石墨烯//MnO2 复合材料相比，具有更大的比容量（0.5 A g-1 的电流密度时达到372 F g-1）和更优异的电化学稳定性（4000 次充放电循环仅衰减8%）。研究论证了此氧化石墨烯基刷型复合材料在结构和性能上优于石墨烯基刷型复合材料。 2. 利用燃烧技术制备了比表面积高达438.17 m2 g-1 的洋葱碳，其经10000 次充放电循环后比容量仅衰减1.5%至104.4 F g-1，显示具有十分优异的电化学稳定性；利用水热技术一步合成了具有绒球结构的洋葱碳//MnO2 纳米颗粒，其比容量 增大至307 F g-1，经过1000 次充放电循环后仅衰减4%，显示此新型结构能够极大地改善纯MnO2 颗粒的电化学稳定性。 3. 利用微接触印刷技术制备了多种微米级阵列型Au //MnO2 薄膜电极。其中方块状阵列Au//MnO2 薄膜的比容量在电流密度为0.5 A g-1 时达到419 F g-1，经2000 次充放电循环后保持在379 F g-1。该阵列型电极比普通Au //MnO2 薄膜电极具有更高的比容量和更优异的电化学稳定性。 4. 利用TiO2 的光敏性开发出一种新型光电印刷技术，成功制备了“蒙娜丽莎的微笑”、“京剧脸谱”等图案化的TiO2//MnO2 薄膜电极，并进一步利用氧化聚合原理制备出了相应的图案化TiO2//MnO2//聚苯胺电致变色薄膜器件，实现了图案化脸谱器件的“变脸”效果。 |
| Funding Project | 空间润滑材料组 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/6513 |
| Collection | 固体润滑国家重点实验室（LSL） |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 张博文. 二氧化锰基纳米复合材料的设计、制备及电化学性能研究[D]. 中国科学院大学,2013. |
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| 201335张博文.pdf（9368KB） | 开放获取 | CC BY-NC-SA | View Application Full Text | |||
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