【正文】 設備有限公司 循環(huán)水式多用真空泵 SHBB88 型 鄭州科工貿有限公司 掃描電子顯微鏡 JSM6480 日本電子公司 電子分析天平 AR2140 型 上海奧斯豪國際工貿公司 烘箱 DZX－ 1 型 上海?，攲嶒瀮x器設備有限公司 醫(yī)用低速離心機 LXJ802 型 江蘇金壇市恒豐儀器廠有限公司 原子吸收分光光度計 北京普析 TAS986(G) 北京普析通用儀器有限責任公司 紅外光譜衍射儀 NicoletIR200 型 Thermo 科學儀器部 熱重分析儀 HCT1 型 北京恒久科技儀器廠 實驗過程 模板的制備 青島農 業(yè)大學畢業(yè)論文 14 鋸屑模板的粗制備： （ 1）鋸屑前處理：用鋼鋸鋸法國梧桐得鋸屑，然后將鋸下來的鋸屑過篩，取 100目的鋸屑顆粒。本實驗研究對電容器材料的制備、應用、開發(fā)有一定的現實 意義。這就為尋求理想的超級電容器活性材料，同時也為能源的充分有效利用提供理論依據及實踐基礎。 [3] 上述鋸屑 MnO2 體系經過濾后、洗滌、干燥后在箱式電阻爐中 475℃ 煅燒 6h，去除模板得到目標產物。納米二氧化錳顆粒 粒 徑度小、比表面積大，作為一種新型的電池 、超級電容器 材料 ， 能使電池在能量密度、高速率充放電性能及快速 發(fā)生氧化還原反應 等方面得到顯著改善。 該論文擬用實驗方法不僅新穎，簡單實用，成本低廉，而且對環(huán)境沒有任何污染，是一個非常值得關注的研究方法， 可以預見，以鋸屑為天然模板合成納米氧化物將會在綠色化學中開辟出一個新的研究領域。 本論文通過不同試劑對鋸屑進行化學忽而活化作用，主要青島農 業(yè)大學畢業(yè)論文 11 是將孔道大小擴展均勻。經濟、有效、易獲得鋸屑。但是，由于很多無機物很難形成溶膠 凝膠，所以在無機材料這方面，該方法還是具有一定的限制。電化學沉積法的優(yōu)點是可以通過控制模板中材料的沉積量來控制一維納米材料的長度。 該法之所以具有吸引力是因為它簡單易行而且實驗成本較其它方法低 ，對環(huán)境友好，符合綠色化學、綠色合成理念 ，并且能夠得到理想的形貌材料。模板法按照所使用的模板劑不同分為無機模板法、有機模板法和中孔分子篩模板法等。但水熱合成也存在一些明顯的局限性，主要表現為高壓裝置要求較為嚴格，整個合成過程難以觀測反應體現的顏色、狀態(tài)和反應劇烈程度等等。張寶宏等 [31]采取低溫固相合成法制備氧化錳粉末，將高錳酸鉀和醋酸錳按一定比例混合，充分研磨，（在瑪瑙研缽中）固相反應立即發(fā)生，反應式為： 2KMnO4+3Mn(Ac)2?4H2O=2MnO2+2KAc+4HAc+l0H2O （ 11） 反應制得針狀納米級的無定型結構 MnO2，將電極在 1mo1 另外，納米材料多是在動力學上穩(wěn)定或低熱條件 上 穩(wěn)定的介穩(wěn)態(tài)化合物 ，因此，低溫反應有利于納米材料本身物質結構穩(wěn)定，性能均衡。其中溶液 pH 值、溶液濃度、磁力攪拌速度、反應時間和溫度是材料制備的主要影響因素。Lee 和 Goodenough[29]將一定濃度的 KMnO4 溶液和醋酸錳溶液混合，在不停的磁力攪拌下，通過液相化學沉淀法制得無定型的 αMnO2 Sugantha 等 [28]用模 板法制備出 MnO2 納米線作為鋰離子電池正極材料，由于這種準一維納米材料具有更多的活性點，電導率大，有利于 Li+ 的嵌入與脫出，因而其初始放電容量高達 183mAh/g，第 10周后的放電容量仍有 134mAh/g。 如圖21 所示為不同晶形二氧化錳的的結構及相互轉化。 二氧化錳是一種有重要工業(yè)用途的氧化物，它被廣泛的應用于電極材料、催化劑、分子篩等領域。 電極材料 MnO2的簡介 MnO2 的概述 （ 1） MnO2 的結構 二氧化錳是一種晶格結構比較復雜的氧化物，目前己知的二十多種 MnO2中，大多數是混合晶型，其氧化程度和水含量都是可以變的。 （ 3） 導電聚合物材料 導電聚合物電極電容 器是通過導電聚合物在充放電過程中的氧化還原反應，在聚合物膜上快速產生 n型或 p型摻雜從而使其儲存很高密度的電荷，產生很大的法拉第電容。 張治安等[23]以聚乙二醇為分散劑，利用高錳酸鉀和醋酸錳溶液液相反應制備的氧化錳在 l mol/LNa2SO4 溶液中比容達到 F/g。通過循環(huán)伏安、恒流充放電和交流阻抗對其超級電容性能進行了研究，結果表明：βNi(OH)2 具有典型的法拉第準電容特性 , 當 pH=12, 水熱反應溫度為 180℃ 時 , Ni(OH)2 具有最大比容量 F/g， 且經多次循環(huán)后表現出良好的循環(huán)穩(wěn)定性能。 氧化鈷材料是一種具有發(fā)展?jié)摿Φ某夒娙萜麟姌O材料。 首選的電極材料是導電性較好的貴金屬氧化物如氧化釘、氧化銥和氧化釕，青島農 業(yè)大學畢業(yè)論文 5 它們具有高比容量及高比功率。還有炭材料比容量相對較低，使得電容器能量密度不高。碳電極電容器主要是利用儲存在電極/電解液界面的雙電層能量 來向外提供能量 ， 提高電容器儲存能量的方法之一就是利用高比表面積的材料，但是有時并不是比表面積越大，該電極材料的性能越好，主要是 因為多孔碳材料中孔徑大小不一樣， 國際 純粹 和應用化學聯合會(IUPAC)根據碳材料的孔徑尺寸不同將其分為三類： 分為微孔（ 2nm）、中孔（ 2~50nm）、大孔（ 50nm），所以在提高比表面積的同時要注意調控孔徑分布。 圖 12 電化學儲能器件的比較 The parison of the electrochemical energy storage device 電極材料研究發(fā)展概況 近年來隨著 電化學 電容器應用領域的不斷拓展， 超級電容器的性能與電極材料、電解液及其使用的隔膜有關，因此 為了 使其 更廣泛的應用，主要應從以下三青島農 業(yè)大學畢業(yè)論文 4 方面著手提高其 電化學 性能，一方面是對 現有材料的優(yōu)化和開發(fā)新型的電極材料，另一方面是開發(fā)新的電解液，使其具有較高的電化學穩(wěn)定性，較寬的電化學窗口，來提高能量密度，還有一個是對制備工藝的優(yōu)化，來縮小體積，減輕重量，降低成本，為超級電容器開發(fā)更大的市場 [12]， 而電極材料是 超級電容器的最主要的決定因素。研究人員希望能從 MnO2及 NiO， Co3O4等賤金屬氧化物中找到電化學性能優(yōu)越的替代材料。 法拉第準電容主要是依 據電極材料的氧化還原反應來提供能量，它不僅包括雙電層電容還包括贗電容。在超級電容器中，通過適當的電解液充當介質，在 離子電解質 /電解液 界面 ,也就是所 謂的雙電層 (EDLCs)形成和釋放 [10]。超級電容器的出現填補了傳統(tǒng)的靜電電容器和 燃料電池、傳統(tǒng)電池 之間的空白，并以其優(yōu)越的性能及廣闊的應用前景受到了各個國家的重視 [47]。 1． 1 超級電容器的概述 隨著我們社會經濟的快速發(fā)展，對能源的需求也飛速增長， 但是 氣候變化和能源的短缺強烈地要求社會要走上使用可持續(xù)和可再生資源的道路。納米科技作為一門新興交叉學科，對物理學、化學、材料學、生物學等領域正在產生深遠的影響 [1]。 關鍵詞： 鋸屑模板； MnO2 納米棒；超級電容器 青島農 業(yè)大學畢業(yè)論文 Ⅱ The synthesis of MnO2 nanorods by using sawdust as natural template and their electrochemical capacitance behaviors Student majoring in applied chemistry Xu Haiping Tutor Gong Liangyu Abstract： In this paper, the best activation conditions of sawdust were determined by the experiment first， then αMnO2 nanorods were synthesized by using porous sawdust as natural templates. The position, structure and morphology of the obtained samples in this paper were futher characterized by Xray powder diffraction (XRD), infrared spectra (IR) and transmission electron microscopy (TEM) tests. The results of Xray diffraction (XRD) showed that samples were αMnO2 respectively. IR test further indicated that the prepared sample was MnO2. The results of TEM test indicated that the morphology of the samples were nanorods with the average diameter 20 nm and 30 nm respectively, and the average length of 200 nm and 100 nm respectively. In addition, the samples dispersed well. The supercapacitor performance of the samples were further characterized and discussed by cyclic voltammetry， AC impedances and constant current chargedischarge tests. The results showed that the specific capacitance of the αMnO2 nanorods prepared by KMnO4 redox reaction method was F/g at 1 mA. The specific capacitance of the αMnO2 nanorods prepared by MnSO4 reduction reaction method was F/g at 2 mA. In addition, % and % of the capacitance were matained respectively after 1000 cycles, suggsting their potential application in the electrode materials for supercapacitors. Keyword: Sawdust Template。 論文進一步 借助 X射線衍射測試（ XRD）、紅外光譜測試（ FTIR）、掃描 電鏡（ SEM）和透射電鏡（ TEM）等對產物成分、晶型結構 、 形貌等進行分析。 論文（設計）作者簽名： 日期： 20xx 年 6 月 10日 畢業(yè)論文（設計）版權使用授權書 本畢業(yè)論文（設計）作者同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文（設計）的復印件和電子版，允許論文（設計）被查閱和借閱。與我一 同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。 論文（設計）作者簽名： 日期： 20xx 年 6 月 10 日 指 導 教 師 簽 名： 日期： 年 月 日 青島農 業(yè)大學畢業(yè)論文 目錄 摘要 .............................................................................................................................. Ⅰ Abstract………………………………........................................... ............................. Ⅱ1 引言 ............................................................................................................................. 1 1． 1 超級電容器的概述 .............................................................................................. 1 超級電容器的儲能原理 ...................................................................................... 1 超級電容器的特點 ................................