Mn3O4量子點(diǎn)鑲嵌的多維納米碳的制備及其彈性超級電容器電極的應(yīng)用.pdf

1、近年來，超級電容器作為一種新型的儲能器件，以其能量密度高，循環(huán)壽命長及綠色環(huán)保等優(yōu)勢在新能源和電子通信等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。其中，電極材料對超級電容器的比容量和循環(huán)穩(wěn)定性有極其重要的影響。因此對超級電容器電極材料的研究成為國內(nèi)外研究學(xué)者最關(guān)注的焦點(diǎn)之一。而在眾多超級電容器電極材料中，將過渡金屬氧化物與納米碳材料復(fù)合，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，從而最大限度地增加電極材料的功率密度、能量密度，以及提高循環(huán)穩(wěn)定性是近幾年研究超級電容器電極材料的

2、一個(gè)熱點(diǎn)。本論文則采用具有彈性特性的鈦片為基底，用火焰燃燒法中產(chǎn)生的獨(dú)特的硫化氣泡為模板，生成一種空心的碳納米球的邊緣區(qū)域上鑲嵌著Mn3O4量子點(diǎn)，同時(shí)也在鈦片基底上快速生成些納米碳復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)在空氣中進(jìn)行退火處理。當(dāng)它應(yīng)用于超級電容器中，作為電極材料，由于特殊的結(jié)構(gòu)，電極顯示出巨大的活性、高循環(huán)性及彈性穩(wěn)定性。經(jīng)電化學(xué)測試后，這種基于Mn3O4鑲嵌修飾的空心碳納米球電極在2mV/s的掃描速度下，平均最高比電容可達(dá)316F/g，比沒有

3、Mn3O4鑲嵌修飾的空心碳納米球電極，性能上要提高94.7％。此外，Mn3O4鑲嵌修飾的空心碳納米球電極在經(jīng)過2000次循環(huán)充放電后，依然可保持其原始比容量的82.4％，在經(jīng)過36000次的不斷機(jī)械振動后，可保持其原始比容量的78.3％。顯示出卓越的循環(huán)穩(wěn)定性和彈性穩(wěn)定性。
　　為進(jìn)一步優(yōu)化有Mn3O4鑲嵌修飾的空心碳納米球電極，將樣品置于液氮環(huán)境進(jìn)行冷淬火處理。經(jīng)過SEM和Raman等測試技術(shù)測試結(jié)果表明該微觀表面形貌上有更多的

4、缺陷和空隙，它橫截面厚度有所增加。經(jīng)過電化學(xué)測試，此電極材料表面形貌的變化可使經(jīng)冷淬火處理的Mn3O4鑲嵌修飾的空心碳納米球的電極有著更高功率密度、能量密度以及更高的比容量，達(dá)到397F/g，提高了27.7％。在循環(huán)穩(wěn)定性上也有所提高，同樣經(jīng)2000次循環(huán)后，經(jīng)冷淬火處理的電極有一定提升，達(dá)到86.2％的比電容保持率。經(jīng)以上實(shí)驗(yàn)表明，這種火焰燃燒法在制備超級電容器電極材料方法中是低廉有效的，是作為制備空心納米球結(jié)構(gòu)的材料并應(yīng)用于電子器件