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基本信息

項(xiàng)目名稱：
鋸屑天然模板法合成γ－MnO2 及其電容性能的研究
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
以鋸屑為模板，結(jié)合溶膠-凝膠法合成了γ－MnO2納米棒。借助XRD、FT-IR和TEM等對(duì)產(chǎn)物成分、晶型結(jié)構(gòu)，形貌大小等進(jìn)行分析，并對(duì)它們的形成機(jī)理做了初步探討。X-射線衍射測(cè)試結(jié)果證實(shí)所得樣品分別為γ-MnO2 納米棒。透射電鏡試結(jié)果表明所得棒狀γ-MnO2 納米棒平均直徑為10nm 左右，平均長(zhǎng)度約為150nm。樣品的分散性都較好，不存在著明顯的團(tuán)聚。
詳細(xì)介紹：
本文首次以鋸屑為模板，結(jié)合溶膠-凝膠法合成了γ－MnO2納米棒。借助X-射線衍射測(cè)試（XRD）、紅外光譜測(cè)試（FT-IR）和透射電鏡（TEM）等對(duì)產(chǎn)物成分、晶型結(jié)構(gòu)，形貌大小等進(jìn)行分析，并對(duì)它們的形成機(jī)理做了初步探討。X-射線衍射測(cè)試結(jié)果證實(shí)所得樣品分別為γ-MnO2 納米棒。紅外光譜測(cè)試進(jìn)一步證明所制備的樣品為MnO2。透射電鏡試結(jié)果表明所得棒狀γ-MnO2 納米棒平均直徑為10nm 左右，平均長(zhǎng)度約為150nm。樣品的分散性都較好，不存在著明顯的團(tuán)聚。

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  • 鋸屑天然模板法合成γ－MnO2 及其電容性能的研究
  • 鋸屑天然模板法合成γ－MnO2 及其電容性能的研究

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

一維納米材料的制備以及性能的研究是當(dāng)今納米材料研究的重要領(lǐng)域，尋找一種反應(yīng)條件溫和，易于操作，簡(jiǎn)單方便的方法來制備一維納米材料是極其重要的。納米MnO2材料是制做超級(jí)電容器的理想材料之一，特別是準(zhǔn)一維納米MnO2 材料因其具有更多的活性點(diǎn)，更適宜做超級(jí)電容器的材料。 可見，利用鋸屑天然模板獨(dú)特的多孔結(jié)構(gòu)和介孔結(jié)構(gòu), 設(shè)計(jì)、制備結(jié)構(gòu)和功能獨(dú)特的新材料是一種制備簡(jiǎn)便、方法新穎而且環(huán)保的材料合成方法。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

鋸屑屬于廢棄的天然木材殘料，來源豐富, 廉價(jià)易得。更重要的是鋸屑屬于可再生的天然多孔性材料，其優(yōu)異的結(jié)構(gòu)形態(tài)為特殊形貌的納米MnO2 的成型提供了骨架，而且在高溫下鋸屑的主要成分炭可與空氣中的氧氣作用放出H2O和CO2，所以它們還同時(shí)具有易脫除且脫除后無污染的優(yōu)點(diǎn)，表現(xiàn)出了優(yōu)良的限域反應(yīng)模板作用。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

采用鋸屑模板輔助合成 MnO2 納米棒的新方法合成目標(biāo)產(chǎn)物，并對(duì)所得納米材料的超級(jí)電容特性進(jìn)行初步研究。這為尋求理想的超級(jí)電容器活性材料，為能源的充分有效利用提供理論依據(jù)及實(shí)踐基礎(chǔ)。 該項(xiàng)目擬用的合成方法的應(yīng)用對(duì)模板合成法的完善以及該制備方法的拓展應(yīng)用具有推動(dòng)作用。提供一種有效、易于規(guī)?；铣啥嗥贩N超細(xì)結(jié)構(gòu)的方法，對(duì)于加快納米產(chǎn)品的實(shí)用化過程具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義和應(yīng)用價(jià)值。

學(xué)術(shù)論文摘要

本文首次以鋸屑為模板，結(jié)合溶膠-凝膠法合成了γ－MnO2納米棒。借助X-射線衍射測(cè)試（XRD）、紅外光譜測(cè)試（FT-IR）和透射電鏡（TEM）等對(duì)產(chǎn)物成分、晶型結(jié)構(gòu)，形貌大小等進(jìn)行分析，并對(duì)它們的形成機(jī)理做了初步探討。X-射線衍射測(cè)試結(jié)果證實(shí)所得樣品分別為γ-MnO2 納米棒。紅外光譜測(cè)試進(jìn)一步證明所制備的樣品為MnO2。透射電鏡試結(jié)果表明所得棒狀γ-MnO2 納米棒平均直徑為10nm 左右，平均長(zhǎng)度約為150nm。樣品的分散性都較好，不存在著明顯的團(tuán)聚。

獲獎(jiǎng)情況

無

鑒定結(jié)果

推薦一等獎(jiǎng)

參考文獻(xiàn)

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同類課題研究水平概述

目前，對(duì)超級(jí)電容器的研究主要集中于研制各種具有高比容量及性價(jià)比高的活性材料。Ru和Ir等貴金屬氧化物電極材料的比容量很高(Hu and Chen, 2004;Wataru et al, 2004)，顯示出巨大的應(yīng)用潛力，但昂貴的價(jià)格限制了它們的商業(yè)應(yīng)用。因此，尋找價(jià)廉且電容性能優(yōu)良的替代型氧化物成為超級(jí)電容器應(yīng)用和發(fā)展的關(guān)鍵問題。MnO2由于成本低廉、資源豐富、對(duì)環(huán)境友好、電化學(xué)性能良好而備受關(guān)注（Lee et al, 1999；Pang et al,2000；Toupin et al, 2002；Toupin et al,2004）。納米級(jí)MnO2的結(jié)構(gòu)、形態(tài)、尺寸對(duì)其電化學(xué)性能有顯著影響( Toupin et al,2002；Ma et al,2007；Machefaux et al,2007)，為了獲得更多結(jié)構(gòu)新穎、性能優(yōu)越的MnO2，人們不斷地探索各種特殊納米結(jié)構(gòu)MnO2的合成方法。Wu等(Wu et al,2005)用電沉積法制備了MnO2納米線，其電容量達(dá)到了350 F?g-1。Chen等(2005)用高粘度化學(xué)沉淀得到了棒狀α-MnO2和?-MnO2的混晶，最大比容量高達(dá)398 F?g-1。Subramanian(2005，2006)、袁中直(2004)以及Chen(2005)等利用水熱法合成了MnO2納米棒或納米線，電化學(xué)分析表明所得一維納米樣品具有優(yōu)良的超級(jí)電容器性能。此外，Li等(2006)通過水熱法合成了蘭花狀的MnO2，在1mol?L-1的(NH4)2SO4電解液中具有較好的電容特征。亓淑艷等(2008)采用水熱法合成了海膽球形和單相納米線形MnO2，并證明兩種形貌的MnO2在2mol?L-1的(NH4)2SO4電解液中的比容量分別為244 F?g-1、159 F?g-1。Wang等(2005)用AAO模板法合成了MnO2納米線，循環(huán)伏安實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明MnO2納米線在2mol?L-1的(NH4)2SO4電解液中的比容量達(dá)165 F?g-1。Xue等(2006)用模板電沉積法合成具有優(yōu)良電容器性能的無定型MnO2納米線?？梢?，具有特殊納米結(jié)構(gòu)MnO2的合成主要集中于水熱法和模板法。
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