氢氧化镍和二氧化锰微/纳米材料的电沉积制备及性能研究

摘要

木论文开展了氢氧化镍、铁掺杂氢氧化镍管状结构、纳米结构的二氧化锰薄膜材料的制备、表征及其在一次碱性锌锰电池和电化学超级电容器中的应用基础研究。主要内容包括： (1)以阳极氧化铝(AAO)为模板，通过电化学沉积的方法成功制备了Ni(OH)<,2>和铁掺杂Ni(OH)<,2>管状结构，并对Ni(OH)<,2>在模板孔道中的沉积过程进行了初步研究。利用控制时间的方法成功制备了Ni(OH)<,2>棒状或棒管共存结构，并且这种方法可以用来制备其它氧化物或者氢氧化物的微/纳米管状或棒状结构材料。 (2)在未借助任何模板与表面活性剂的条件下，利用循环伏安与恒电位复合电沉积的方法成功制备了γ-MnO<,2>纳米片状结构薄膜，同时也分别利用恒电位和循环伏安的方法制备了纳米针状结构和纳米棒状结构的MnO<,2>薄膜，并对一维、三维纳米材料在不同条件下的生长过程进行了研究。这种不同方式控制电位的方法能够用来制备其它氧化物纳米材料。 (3)将所制备的纳米结构的MnO<,2>薄膜材料应用于碱性Zn/MnO<,2>一次电池和电化学超级电容器中。电化学性能测试表明，MnO<,2>纳米片状结构薄膜在碱性Zn/MnO<,2>一次电池放电电流密度为500 mA g<'-1>时表现出高的放电平台(大约1.0 V vs SCE)；在超级电容器中当放电电流密度较高时(1 mA cm<'-2>)表现出最高的比电容值240 F g<'-1>。进一步的交流阻抗(EIS)分析也表明，MnO<,2>纳米片状结构具有最低的电荷转移电阻和质子扩散电阻。实验结果表明，γ-MnO<,2>纳米片状结构薄膜材料有利于提高电池或电容器的高倍率放电性能，预示了其在高能化学电源和电化学超级电容器领域的潜在应用前景。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1电沉积制备纳米材料

1.2 Zn/MnO2一次电池

1.3电化学超级电容器

1.4本论文的创新点

参考文献

第2章仪器与药品

2.1仪器

2.2药品与试剂

2.3结构及形貌表征方法

2.4电化学表征方法

第3章电化学沉积Ni(OH)2和Fe掺杂Ni(OH)2管状结构

3.1引言

3.2 Ni(OH)2和Fe掺杂Ni(OH)2管状结构的制备

3.2.1实验步骤

3.2.2电沉积Ni(OH)2的反应：

3.2.3电沉积Fe掺杂的Ni(OH)2的反应：

3.3 Ni(OH)2和Fe掺杂Ni(OH)2管状结构的表征

3.4生长与形成机理

3.5本章小结

参考文献

第4章电化学沉积MnO2纳米结构薄膜

4.1引言

4.2 MnO2纳米结构薄膜的制备

4.3 MnO2纳米线、纳米片和纳米针状结构的表征

4.4生长与形成机理

4.5本章小节

参考文献

第5章MnO2纳米结构薄膜的电化学表征

5.1 Zn/MnO2一次电池

5.2电化学超级电容器

5.3本章小结

参考文献

第6章结论

致谢

个人简历、在学期间发表的论文及参与的工作