碳氣凝膠-金屬氧化物復合電極材料的制備及應用研究.pdf

1、超級電容器是一種介于電池與傳統電容器之間的新型儲能器件。不同結構與性能的炭材料，包括活性炭、碳納米管、碳纖維、碳氣凝膠等，被大量用作超級電容器電極材料。碳氣凝膠(CRF)是一種導電性好、孔隙率高、結構可控、比表面積大的新型炭材料。
　　 本文對碳氣凝膠的制備、表征和電化學性能進行了比較系統的研究；并研究了碳氣凝膠/MnO2復合材料和碳氣凝膠/RuO2復合材料的制備及電化學性能。
　　 (1) 以間苯二酚(R)和甲醛(F)

2、為原料，碳酸鈉(C)為催化劑，通過溶膠-凝膠技術、溶劑交換、常溫常壓干燥及高溫炭化等過程制備了多孔碳氣凝膠。用紅外光譜(IR)，X-射線衍射(XRD)分析，掃描電鏡(SEM)分析等對所合成的樣品進行了表征，并研究了碳氣凝膠的電化學性能。研究結果表明：碳氣凝膠具有珍珠串式的無序多孔網絡結構，屬于非晶態物質，其衍射圖是由一個或兩個彌散峰組成；循環伏安測試表明在不同掃描速率下，碳氣凝膠的電流隨著電壓變化曲線均具有類似矩形形狀，表現出良好的對稱

3、性和電容特性。在掃描電位范圍內，沒有法拉第氧化-還原峰，電極的容量幾乎完全由雙電層電容提供；且當R/C比值為1500時得到的碳氣凝膠材料，在6M KOH電解液中的電化學性能最好，循環壽命長，充放電效率高，漏電流小，電極比電容高達172F/g。
　　 (2) 采用化學沉淀法在碳氣凝膠表面沉積MnO2，制備出MnO2/CRF復合材料。用X-射線衍射和掃描電鏡對所制備的MnO2/CRF復合材料進行了表征，并對不同配比的MnO2/CRF

4、復合材料的電化學性能進行了研究。結果表明：所制備的MnO2為納米級水合α-MnO2，復合材料也是具有較高比表面積的納米級材料；MnO2/CRF復合材料在6M KOH溶液中表現出較好的電容行為，電化學性能穩定，具有較好的可逆性，比電容較單一碳氣凝膠或是MnO2都有明顯提高，當復合電極中MnO2含量為60％時，電極比電容最大，高達267F/g(純碳氣凝膠172 F/g)。
　　 (3) 采用化學沉淀法制備了電化學性能優良的RuO2/