项目名称: 纳米大通道MnO2电极材料的制备、电容特性及其储能机理研究

项目编号: No.21463013

项目类型: 地区科学基金项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 温祖标

作者单位: 江西师范大学

项目金额: 54万元

中文摘要: 二氧化锰存在不同晶型,是电化学电容器的一种重要电极材料,但是,其循环稳定性能与储能机理仍有待进一步研究。基于申请人对具有一维大通道结构的δ-MnO2取得初步研究结果,本项目提出对具有一维大通道结构的α-MnO2、δ-MnO2、Buserite、RUB-7、Todorokite与三维通道结构的λ-MnO2等展开系统研究。具体地说,采用水热法,制备上述不同晶型纳米二氧化锰,并分别采用XRD、ICP、SEM、TEM、XPS、N2吸附/脱附等物理方法对其晶型、元素分析、形貌、比表面积和孔结构进行表征;用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等电化学方法研究其电化学性能,以考察MnO2的结构和电化学性能间的构效关系,探索MnO2不同通道结构与电解质离子大小的匹配关系,进而研究其储能机理。同时,制备出一些性能优良的MnO2电极材料,为后续MnO2的实验制备、理论研究与实际应用提供翔实的实验依据与理论基础。

中文关键词: 电化学电容器;电极材料;二氧化锰;构效关系;稳定性

英文摘要: The manganese dioxide with different crystallographic phase is one of important electrode materials of electrochemical capacitors. However, its cycling stability and energy storage mechanism still would further to be investigated. Based on our preliminary research experiences in δ-MnO2 with wide one-dimensional channel, α-MnO2, δ-MnO2, buserite, RUB-7, todorokite etc. with different wide one-dimensional channel and λ-MnO2 with wide three-dimensional channel are proposed. In detail, The different crystallographic nanostructured MnO2 electrode materials will be prepared by hydrothermal method. X-ray diffraction, inductively coupled plasma, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and nitrogen adsorption-desorption at 77 K will be used to investigate the crystal structure,element analysis, morphology, specific surface area and porosity of the composites, respectively. Their electrochemical prorerties will be evaluated by cyclic voltammetry, galvanostatic charge-discharge and electrochemical impedance spectroscopy. The structure-activity relationship between structure and electrochemical performance of the prepared MnO2 materials will be investigated, and the matching relations between channel size of MnO2 and size of the electrolyte ionic will be further discussed, and the energy storage mechanism will be studied. In addition, some nanostructured MnO2 with super electrochemical performances can be obtained. Detailed and accurate expermental exerience about MnO2 can be provided for the boost of the MnO2 application and theory.

英文关键词: Electrochemical capacitor;Electrode materials;Manganese dioxide;Structure-activity relationship;Stability

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