二氧化锰的制备、改性及其电容性能
二氧化锰电化学电容器材料的制备及其性能研究
二氧化锰电化学电容器材料的制备及其性能研究二氧化锰（MnO2）是一种重要的电化学电容器材料，它具有高比电容、高循环稳定性和低成本等优点，因此广泛应用于电子设备、储能装置、传感器等领域。
本文将介绍二氧化锰电化学电容器材料的制备方法以及其性能研究。
一、制备方法1.水热法制备：将锰盐与适量的氧化剂（如高锰酸钾）溶解在水中，经过水热反应形成MnO2、具体步骤如下：（1）将锰盐和高锰酸钾溶解在适量的去离子水中，调节溶液的pH值。
（2）将混合溶液置于水热反应器中，在高温高压下反应一段时间，生成MnO2（3）将得到的沉淀经过洗涤、离心等处理，最后干燥得到二氧化锰粉末。
2.溶胶-凝胶法制备：此方法通过溶解锰盐于溶剂中，制备胶体溶液，再通过凝胶化处理得到二氧化锰材料。
具体步骤如下：（1）将锰盐溶解在溶剂中，形成锰离子溶液。
（2）加入其中一种胶体稳定剂，通过搅拌混合。
（3）加入凝胶剂，反应生成凝胶。
（4）将凝胶进行干燥、烧结等处理，最终得到二氧化锰材料。
二、性能研究1.循环伏安曲线（CV）：通过循环伏安法可以测量二氧化锰材料在不同电位范围内的电流对时间的变化情况，可以得到材料的比电容、电化学活性等信息。
2.电化学阻抗谱（EIS）：通过在一定频率范围内测量二氧化锰材料的电阻和电容，可以分析材料的电化学反应动力学、界面特性等。
3.循环寿命测试：通过多次充放电循环测试，观察二氧化锰材料在循环过程中的电容变化情况，以评估其循环稳定性。
4.微观结构表征：采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等技术观察二氧化锰材料的形貌、晶体结构等信息，了解其微观结构对电容性能的影响。
5.电化学性能对比研究：通过与其他电容器材料如二氧化钼、二氧化钛等进行对比实验，评估二氧化锰材料的优势和劣势。
总结：二氧化锰电化学电容器材料的制备方法主要包括水热法和溶胶-凝胶法，其性能研究可通过循环伏安曲线、电化学阻抗谱、循环寿命测试、微观结构表征和电化学性能对比研究等方法进行。
《二氧化锰基纳米材料超级电容器的制备与应用》
《二氧化锰基纳米材料超级电容器的制备与应用》篇一一、引言随着科技的不断进步，能源存储和转换技术已成为当今研究的热点。
超级电容器作为一种新型的储能器件，具有高功率密度、快速充放电、长寿命等优点，因此在电动汽车、可穿戴设备、可再生能源等领域具有广泛的应用前景。
二氧化锰基纳米材料因其独特的物理和化学性质，在超级电容器领域得到了广泛的应用。
本文将详细介绍二氧化锰基纳米材料超级电容器的制备方法、性能特点及其应用领域。
二、二氧化锰基纳米材料的制备二氧化锰基纳米材料的制备方法主要包括化学法、物理法和生物法等。
其中，化学法是最常用的制备方法。
以化学沉淀法为例，通过调节反应物的浓度、温度、pH值等参数，可以控制二氧化锰基纳米材料的形貌、尺寸和结构。
此外，溶胶-凝胶法、水热法、模板法等也被广泛应用于二氧化锰基纳米材料的制备。
三、二氧化锰基纳米材料超级电容器的制备二氧化锰基纳米材料超级电容器的制备主要包括电极材料的制备、电解液的选择以及器件的组装等步骤。
首先，将制备好的二氧化锰基纳米材料与导电剂、粘结剂等混合，制成电极浆料。
然后，将电极浆料涂布在导电基底上，经过干燥、压平等工艺制成电极。
接着，选择合适的电解液，将电极与隔膜、电解液等组装成超级电容器器件。
四、二氧化锰基纳米材料超级电容器的性能特点二氧化锰基纳米材料超级电容器具有以下性能特点：1. 高比电容：二氧化锰基纳米材料具有较高的比表面积和良好的导电性，能够提供较多的活性物质和离子传输通道，从而提高器件的比电容。
2. 良好的循环稳定性：二氧化锰基纳米材料在充放电过程中具有较好的结构稳定性，能够保持较高的容量保持率。
3. 快速充放电：二氧化锰基纳米材料具有较高的离子扩散速率和电子传输速率，能够实现快速充放电。
4. 环境友好：二氧化锰基纳米材料无毒、环保，符合绿色能源发展的要求。
五、二氧化锰基纳米材料超级电容器的应用二氧化锰基纳米材料超级电容器在电动汽车、可穿戴设备、可再生能源等领域具有广泛的应用前景。
超级电容器电极材料二氧化锰的合成和性能研究
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用于超级电容器的二氧化锰电极材料的制备及电化学特性研究
用于超级电容器的二氧化锰电极材料的制备及电化学特性研究一、引言超级电容器是一种新型的储能装置，具有高能量密度、高功率密度、长寿命和快速充放电等优点。
二氧化锰作为一种重要的超级电容器电极材料，因其廉价、丰富和良好的电化学性能而备受关注。
本文旨在探讨二氧化锰电极材料的制备方法及其电化学性能，并对其进行研究。
二、二氧化锰电极材料的制备1.化学沉积法化学沉积法是制备二氧化锰电极材料最常用的方法之一、其主要步骤包括：将锰离子和葡萄糖或其他还原剂混合溶解在溶液中，加入沉淀剂将沉淀沉淀下来，并通过过滤和洗涤来获得二氧化锰颗粒。
2.水热法水热法是制备二氧化锰电极材料的另一种方法。
其步骤主要包括：将锰盐和氢氧化物溶解在水中，然后将混合溶液转移到加热反应釜中，在一定的温度和压力下反应一段时间，通过过滤和洗涤来获得二氧化锰颗粒。
三、二氧化锰电极材料的电化学性能研究1.循环伏安曲线通过循环伏安曲线可以研究二氧化锰电极材料的电容性能。
在一定的电势范围内，通过改变电势的扫描方向和扫描速度，可以得到电势和电流的关系曲线。
通过计算曲线下面积，可以得到电极的电容性能。
2.电化学阻抗谱通过电化学阻抗谱可以研究二氧化锰电极材料的电导率和电荷传递性能。
通过施加交流电压，并测量电极上的交流电流和电压，可以得到电极材料的阻抗谱。
通过分析谱图的特征信息，可以了解电荷传递的过程和电解质在电极表面的吸附情况。
3.循环寿命测试通过进行循环寿命测试，可以研究二氧化锰电极材料的稳定性和长寿命性能。
通过重复充放电循环，观察电极材料的容量衰减情况，可以评估电极材料在实际使用过程中的稳定性。
四、结论通过制备和电化学性能研究，可以得出二氧化锰电极材料具有高电容性能、良好的电导率和电荷传递性能，以及较好的稳定性和长寿命性能的结论。
这些研究成果对超级电容器的开发和应用具有重要意义。
二氧化锰的性质制备及应用简述
二氧化锰的性质制备及应用本文将详细介绍二氧化锰的性质、制备方法、用途、分解温度及其在电池、催化等领域的应用。
一、二氧化锰的性质二氧化锰是一种黑色的固体化合物，化学式为MnO2，是生产电池、颜料、橡胶、催化剂等工业领域的重要原料。
二氧化锰的晶体结构有α和β两种类型，其中α-MnO2为菱形结构，β-MnO2为四方结构。
二氧化锰的熔点较高，为1650-1980℃，密度为5.0-5.5g/cm3，不溶于水，但能溶解于酸或碱溶液。
二、二氧化锰的制备方法二氧化锰的制备方法有多种，包括天然二氧化锰的提取和人工合成二氧化锰的方法。
天然二氧化锰可以从矿物中提取，如软锰矿（MnO2）、菱锰矿（MnCO3）等。
人工合成二氧化锰的方法有电解法、热分解法、化学沉淀法等。
其中，电解法和热分解法是工业化生产二氧化锰的常用方法。
三、二氧化锰的用途二氧化锰在工业上有多种用途，其主要用途有以下几个方面：1.电池材料：二氧化锰作为电池的正极材料，具有价格低廉、电化学性能好等优点，主要用于干电池、蓄电池等。
2.催化材料：二氧化锰作为催化剂，可用于合成高分子化合物、制造颜料等。
3.橡胶工业：二氧化锰可以提高橡胶制品的强度、耐磨性和抗老化性。
4.医药领域：二氧化锰可用于药物合成，如治疗消化不良的抗酸药、皮肤消毒剂等。
5.其它领域：二氧化锰还可用于生产陶瓷、玻璃等，以及作为颜料、涂料等。
四、二氧化锰的分解温度二氧化锰的分解温度为430℃左右，其分解过程是一个复杂的化学反应过程，与反应温度、催化剂种类和量等因素有关。
在高温下，二氧化锰可以被还原剂还原为金属锰，同时放出氧气。
五、二氧化锰在电池领域的应用二氧化锰在电池领域的应用主要是在干电池和蓄电池中作为正极材料。
干电池是一种常见的化学电源，其结构主要由正极、负极和隔膜三部分组成。
正极的主要成分就是二氧化锰和纸浆，而负极则是锌和氯化铵。
蓄电池中的二氧化锰则主要作为电极的活性物质，能够储存和释放能量。
二氧化锰复合材料的制备与电化学电容特性研究的开题报告
聚苯胺/二氧化锰复合材料的制备与电化学电容特性研究的开题报告一、研究背景随着现代科技的发展，电子设备在人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。
电容器作为电子元器件中的一种重要组成部分，其稳定性、耐久性、能量密度和功率密度等综合性能要求也愈发苛刻。
因此，从高性能电容材料的开发方向着手，对于提升电容器性能具有重要意义。
聚苯胺和二氧化锰是目前广泛研究和应用的电容材料，且两种材料都有良好的导电性和储能性能，相信它们的复合材料也有着很好的前景。
二、研究内容与目的本研究将主要对聚苯胺/二氧化锰复合材料进行制备，研究其电化学性质及电容器性能，探索其优化路径。
研究建立以聚苯胺为基础的电容材料与二氧化锰的复合制备方法，通过不同的复合条件，如不同的制备工艺、复合比例等条件的改变，制备出具有不同电导率和电容性质的聚苯胺/二氧化锰复合材料。
利用循环伏安法和等效串联电路法等电化学测试技术，探究复合材料的电化学电容特性，得出最佳复合比例、最优工艺、最优制备条件等指标，以期最大化提高复合材料性能。
三、研究方法与步骤1. 实验原料准备：聚苯胺、二氧化锰、盐酸、过氧化氢等原材料。
2. 制备聚苯胺：通过化学聚合的方法制备聚苯胺，并尝试不同的制备条件和工艺控制聚苯胺的形貌和结构。
3. 制备二氧化锰：通过反应溶液法、水热法等方法制备二氧化锰，尝试不同条件下的制备工艺，以获得不同形貌和结构的二氧化锰。
4. 制备聚苯胺/二氧化锰复合材料：采用机械混合法、溶胶凝胶法等方法，制备优化的聚苯胺/二氧化锰复合材料。
5. 电化学性能测试：利用循环伏安法、电化学阻抗谱等测试技术，研究复合材料的电化学行为以及电容特性，分析材料组分、形貌、结构等因素对电容性能的影响。
6. 性能分析与优化：利用实验结果建立复合材料的性能分析模型，并结合实验结果对复合材料的制备路径进行优化。
四、预期成果1. 成功制备具有良好电容性能和导电性质的聚苯胺/二氧化锰复合材料。
2. 掌握聚苯胺和二氧化锰的制备方法以及不同制备参数对其结构和性能的影响。
多孔不锈钢基二氧化锰薄膜电极的制备及电容特性
２ １ 年 ７月 ０１
应 用 化 学
Ｃ ＮＥ Ｅ Ｊ ＨＩ Ｓ ０ＵＲ ＮＡＬ ＯＦ ＡＰ ＬＩ ＨＥＭＩＴ Ｐ ＥＤ Ｃ Ｓ ＲＹ
Ｖ０ ． ｓ ． １２８ Ｉ ｓ ７
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多孔 不 锈 钢 基 二 氧化 锰 薄 膜 电极 的 制备 及 电容 特 性
２ １－８２ 稿 ，０ ０１ ４教育厅资助科研项 目（ ８３ １ ０ ｃ４ ） 通讯联系 人： 国荣 ， 徐 副教授 ；ｅ： ３ ．８９ ０５ Ｆ Ｘ０ ３ ．８９ １７ Ｅｍａ ：ｕｕ ｒｎ＠１６ ｃｍ；ｌ Ｔｌ０ １ ２０４ ；ａ ：７ １５２０ ４ ； — ｉ ｘｇｏｏｇ ２ ．ｏ ￣究方向 ： ７ ５ ｌ ） ｉ ： 材料电化学 和电化学催化
１ 实 验 部 分
１ １ 试 剂 和仪 器 ．
盐 酸 、 化 钠 、 酸钾 、 酸 、 酸 、 酸 锰 、 氯 硫 硫 磷 硫 丙酮 、 乙二 醇辛 基 苯 基 醚 （ 聚 曲拉 通 Ｘ １０ Ｔ ｔｎＸ １０ －０ ， ｒｏ 一０ ｉ ） 聚丙 酰胺 （ Ａ 均 为分析 纯试剂 。稳压 电源 ， 、 Ｐ Ａ） 电化 学 分 析 系统 （ Ｋ ９ ） 饱 和甘 汞 电极 ，Ｓ ６ ８ Ｌ Ｂ ８１ ， ／ Ｊ Ｍ－３ ０
广、 电化 学性 能好 和对环 境 友好 ， 其作 为 电化学 电容 器 的活性 电极 材料 具有 很大 的应 用 前 景 。理 论上 二
氧化锰 的 比 电容 可达 １ ７ ／ ¨ ， 由于二 氧化 锰 的 导 电性 较 差 ， ０Ｆ ｇ 但 ３ 粉末 二 氧 化 锰厚 膜 电极 的 比 电容 范 围大 多数 为 １０ ～３０ Ｆ ｇ ， 远 低 于 理 论 值 ； 二 氧 化 锰 薄 膜 电 极 的 比 电 容 则 可 达 到 ６０— ０ ０ ／ 远 而 ０ ７０Ｆ ｇ８ 。尽 管二 氧化锰 薄膜 电极 比电容 较高 ， 当单 位 面 积 的活 性 物质 增 加 ， ０ ／ ＿ 但 膜增 厚 以后 ， 比电 容 下 降很 快 ， 因此 ， 二氧 化锰 薄膜 电极 面积 比电容并 不高 。高浓 度 的非 离 子表 面活性 剂 在水 溶 液 中形 成排 列规 整 的胶束 ， 束有规 律 地 聚集在 一起 形成 液 晶体系 。由于 液 晶体 系 中水相 和 有机 相有 规 律地 分 布 ， 胶 这种 液 晶体 系能作 为合 成纳 米材 料 的 模 板 ， 近年 来 ， 已广 泛 用 于合 成 纳 米 材料 和介 孔 材 料 ¨ 。为提 高 二氧 化锰 薄膜 电极 的 比电容 ， 文用 液 晶模 板 在不锈 钢 表面 上作 掩模 ， 本 通过 电化 学腐 蚀使 不锈 钢基体 多 孔化 ， 制备 一种 新 型的 多孔 不锈钢 基 二氧化 锰 薄膜 电极 ， 并对 电化 学 电容性 能进行 了研 究 。
用于超级电容器的二氧化锰电极材料的制备及电化学特性研究 ppt课件
泡沫镍
铂电极
设备
银丝 中速滤纸
甘汞电极 无水硫酸钠
电化学工作站 电子天平 电热恒温鼓风干燥箱 磁力搅拌器 粉末压片机
水热法制备纳米MnO2
• KMnO4 0.237 g， MnSO4·H2O为0.381g
• 溶解于30 ml的超纯水中 室温下中速搅拌1h
•一边快速搅拌 KMnO4溶液，一 边向其中缓缓倒入 MnSO4溶液 •继续搅拌1h使反应 充分进行 •之后将悬浮液转入 100mI的水热反应 釜聚四氟乙烯里衬 中；140℃下恒温 热处理4h后取出;
用于超级电容器的二氧化锰电极材料的制备及电化 学特性研究
用于超级电容器的二氧化锰电极材料的 制备及电化学特性研究
CONTENTS
01 Part One 二氧化锰电极工作原理 02 Part Two 二氧化锰电极的制备方法 03 Part Three 电化学性能测试 04 Part Four 参考文献
•使用超纯水和酒精对反 应釜中样品进行抽滤， 直至滤液中无SO42-为 止； •80℃下干燥12小时， 得到干燥的褐色粉末， 使用玛瑙研钵进行研磨 1h制得纳米MnO2粉末
电极的制备方法
MnO2粉末、乙炔黑和 聚四氟乙烯(PTFE)= 70: 20:10，倒入玛瑙 研钵中，加入适量超纯 水之后研磨1h以上，直 至得到混合浆状物质
2. Wu N L. Nanocrystalline oxide supercapacitors. Materiat Chemistry and Physics,2002,75(1):6-11 3. Wang Y GSZhang X G. Preparation and electrochemical capacitance of RuO2/TiO2 nanotubes
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中南大学
硕士学位论文
超级电容器电极材料二氧化锰的制备、改性及其电容性能
姓名：王珏
申请学位级别：硕士
专业：应用化学
指导教师：刘素琴
20070418
硕士学位论文第二章电极材料Ｍｎ０２的制备研究
实验发现：由还原剂ＮａＨＳ０３、Ｎａ２Ｓ２０３、Ｎａ２Ｓ０３所制备的样１、样２、样３表观颜色不同，这可能是由于三种制备Ｍｎ０２的反应所处的化学环境不同所致。
亚硫酸氢钠弱酸性，所得样ｌ呈黑色的粉体；硫代硫酸钠近中性，所得样２呈棕
图２－３样ｌ（ａ），样２㈣，样３（ｃ）的扫描电子显微照片
Ｆｉｇ．２－３ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｓａｍｐｌｅｌ（ａ），２（ｂ）ａｎｄ３（ｃ）
黑色；亚硫酸钠弱碱性，所得样３呈棕色。
可见产物的颜色与反应所处的酸碱性有直接关系。
如图２．３，图ａ、ｂ和ｃ为还原剂ＮａＩ－ＩＳ０３、Ｎａ２Ｓ２０３及Ｎａ２Ｓ０３所制备的样１、样２、样３的电子扫描电镜图（ＳＥＭ），所制备的Ｍｎ０２均为棒状，样Ｉ（ＮａＩ－ＩＳ０３）粒径大小宽约３－５ｍ长约５０—７０ｎｍ，样２（Ｎａ２Ｓ２０３）粒径大小宽约５－８ｎｍ长约６０．８０ａｍ，样３（Ｎａ２Ｓ０３）有明显的团聚现象，由此看出，样１和样２的颗粒分布比样３更加均匀，且样Ｉ（ＮａＨＳ０３）粒径最小。
这表明还原剂的酸碱性对产物的结构和形貌有着很大的影响。
２．３．１．２样品结构ＸＲＤ图比较
溶液欧姆电阻、表面吸附电阻和电荷传递电阻为最小，电阻总和最小。
总的来说，弱酸性的阴离子还原剂所制备的氧化锰样品无论在形貌、结构还是电化学性能都较其他中性或弱碱性阴离子还原剂所制备的氧化锰样品更优。
２．３．２还原剂ＨＣＯＯＨ、ＨＣＯＯＮａ对样品的影响
２．３．２．１样品形貌比较
实验结果与前面的试剂有相似之处，由还原剂ＨＣＯＯＨ、ＨＣＯＯＮａ所制备的样４、样５表观颜色不同，这可能是由于三种制备Ｍｎ０２的反应所处的化学环境不同所致。
甲酸为酸性，所得样４呈棕黑色的粉体；甲酸钠显弱碱性，所得样５呈棕色；可见产物的颜色与反应所处的酸碱性有直接关系。
图２－９图ｄ和ｅ分别为样４（ＨＣＯＯＨ）、样５（ＨＣＯＯＮａ）的电子扫描电镜图（ＳＥＭ）。
二者颗粒如球形，样４（ＨＣＯＯｒ０与样５（ＨＣＯＯＮａ）相比具有更丰富的
图２－９样４（ｄ），样５（ｅ）的扫描电子显微照片
Ｆｉｇ．２－９ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｓａｍｐｌｅ４（ｄ），５（ｅ）
比表面积。
样４（ＨＣＯＯＨ）平均粒度较小，大约在１０．２０ｎｍ左右，分散较为均匀，只有局部地方出现较大颗粒；样５（ＨＣＯＯＮａ）的平均粒径（约３０ｎｍ）明显大于样４（ＨＣＯＯＨ），分布极为不均，且出现较大的团聚现象。
这也证明了还原剂的酸碱性对产物的结构和形貌有着很大的影响。
２．３．２．２样品结构ＸＲＤ图比较
图３－３样Ａ（ａ），样Ｂ（ｂ）的扫描电子显微照片
Ｆｉｇ．３·３ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｓａｍｐｌｅＡ（ａ）ａｎｄＢ（ｂ）
活性物质更有利于和电解液充分接触，电极材料表现出更高的电化学活性，这一点可以从后面的循环伏安测试和恒流充放电测试的结果得到说明。
３．３．１．２样品晶型ＸＲＤ图ｂＢ较
图３＿４为样Ａ、样Ｂ的ＸＲＤ曲线，根据ａ．Ｍｎ０２（ＪＣＰＤＳ４４—０４１）和Ｔ－Ｍｎ０２（ＪＣＰＤＳ１４－０６４４）标准卡，粉末Ｂ在晶粒衍射角１２．４、１７．７、２８．４、３７．２、４９．８、５９．８、６９．３处出现衍射蜂表明为＿【ｘ－Ｍｎ０２，而在４１．８、５６、６５．１处出现衍射峰表明为Ｔ－Ｍｎ０２，故该样Ｂ为甜ｈ佃０２和弘Ｍｎ０２混晶相‘６９】：而粉末Ａ在与上述相对应的峰附近出现宽化现象，晶相相对较弱，说明水热后的产物晶化程度增加。
４Ｉ。