掺杂MnO纳米薄膜的制备及嵌钠性质研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

与传统的二次电池相比，超级电容器具有长寿命、高功率密度的特点，但是能量密度较低。高性能的电化学超级电容器在移动通讯、信息技术和电动汽车等方面具有广阔的应用前景。大功率电化学超级电容器对于电动汽车的启动、加速和上坡行驶具有特别重要的意义；对于电动汽车的电池能量系统的管理,延长电池的循环寿命和最优化使用及燃料电池电动汽车的启动很重要。目前有许多研究工作者都致力于改善超级电容器体系的能量密度，一个有效的途径是提高电容器电极材料的比电容，另一个途径则是应用不对称混合型超级电容器体系。

在混合型超级电容器中，一极采用传统的电池电极并通过电化学反应来储存和转化能量，另一极则通过双电层来储存能量，电池电极具有高的能量密度，同时两者结合起来会产生更高的工作电压，因此混合型超级电容器的能量密度远大于双电层电容器。王先友课题组采用纳米α-mno₂，活性炭为电极材料，组装成混合型超级电容器，单电极比电容可达 237f/g，混合电容器工作电压高达1.5v，并且具有良好的大电流放电性能和较好的循环寿命，400圈循环后容量可以保持97%，并且具有极低的自放电率。

值得注意的是，以含碱金属的嵌入化合物为正极材料的混合超级电容器更具良好的应用前景，因为该体系不同于其他超级电容器体系，不需要电解质给电极材料提供阴、阳离子，且电极材料的容量密度高功率密度高，循环寿命长。以嵌入化合物为正极的复合超级电容器起源于mno₂的研究；随着对锂离子电池的深入研究及其广泛应用，希望将锂离子电池的优势与超级电容器的优点结合在一起，因此，以嵌入化合物为正极的复合超级电容器成为了热点之一。近年来，锂离子嵌入化合物以及锂离子电池碳材料作为混合超级电容器的正极材料得到了广泛的关注。

温祖标等以水热法制备了具有近似无定形结构的纳米棒状mno₂电极材料，比表面积为135m²/g。该纳米材料在0.5m硫酸锂、硫酸钠及硫酸钾中均具有良好的碱金属离子嵌入/ 脱嵌电化学行为和循环性能。例如在0.5m硫酸钾溶液中，与活

2. 研究的基本内容与方案

（1）基本内容

①分别制备铜掺杂和镍掺杂的mno纳米薄膜。

②研究所制备样品在钠离子溶液中的电化学性质。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解实验所需实验仪器及药品。完成文献翻译，确定方案，完成开题报告。

第4-6周：细化研究实验细节，探索与调整可行性实验方案。

第7-12周：修改与完善实验步骤，表征电极的成分结构，测试电极的性能，记录并分析所得数据。

4. 参考文献（12篇以上）

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[2]arico as, bruce p, scrosati b,et al . nanostructured materials for advanced energy conversion and storage devices[j]. nat mater, 2005,4: 366–377; (b) goodenough jb. electrochemical energy storage in a sustainable modern society[j]. energ environ sci, 2014,7: 14–18.

[3]j. p. liu, j. jiang, c. w. cheng, et al .co₃o₄nanowire @ mno₂ultrathin nanosheet core/shell arrays: a new class of high-performance pseudocapacitive materials[j].advanced materials, 2011,23: 2076–2081.