C/Mn7C3和C/Mn3O4纳米复合材料的制备及电化学性能

作     者：Ramon Alberto Paredes Camacho 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄昊

授予年度：2016年

学科分类：081704[工学-应用化学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：Mn3O4 Mn7C3 核壳 超级电容器 双模式 

摘      要：化石资源的过度使用,供水短缺及全球变暖导致的能源和环境问题,使得环境友好型科技不断提升。能量储存是解决清洁能源发展的关键,而超级电容器在未来能源存储中具有巨大的发展潜能。超级电容器根据其储能形式主要分为双电层电容器(EDCL)和法拉第准电容器(也叫赝电容器)本论文主要研究了Mn7C3-C和Mn3O4-C纳米复合粒子的制备和作为高性能超级电容器的电极材料的电化学性能。我们采用一种简单、低成本、环境友好和面向工业制备的直流电弧法与不同温度下空气中退火技术相结合。我们详细研究了在不同活性气体与惰性气体流量比下,碳对Mn7C3-C纳米复合粒子微结构的影响,结果发现：仅在0.02 MPa (CH4)作为活性气体的条件下可以合成碳纳米笼结构。Mn7C3-C纳米笼的电化学测试结果显示：比电容高达189 Fg-1,能量密度达13 Wh/Kg并具有良好的循环稳定性,1000次CV循环后,比电容保持为初始时的88%。对于Mn7C3-C纳米复合材料,氧化温度对其微结构和电化学性能有极大地影响。研究结果发现：Mn3O4-C-200℃纳米笼具有最高的比电容为422 Fg-1,能量密度达36 Wh/Kg,明显提高很多。同时具有良好的循环稳定性,1000次CV循环后比电容保持率为81%。电化学性能的提升归因于良好的核壳结构-纳米笼结构以及赝电容和双电层电容的协同储能模式。