NiMn2O4复合材料的制备及其电容性能的研究开题报告
2020-02-18 20:01:59
1. 研究目的与意义（文献综述）
随着环境污染恶化和化石燃料的短缺，人们对可再生和清洁能源的需求日益增长，开发清洁和可持续的能源储存设备成为重大的挑战。在现有的各种储能设备中，超级电容器被认为是最有前途的能源储存设备之一。根据超级电容器的电荷储存机理的使用情况，它们可分为三类：双电层电容器(edlcs)、赝电容器和混合电化学电容器。超级电容器的电极材料又可分为碳材料、金属材料和导电聚合材料。
碳材料的储能机理是在电极-电解液界面形成双电层，因此，影响碳材料电化学性能的因素主要为其孔径分布、孔结构和比表面积。碳材料具有较高的功率密度和较好的循环稳定性，但其比电容较低；金属化合物和导电聚合材料有高的比电容，但其导电性较差，导致其循环稳定性较差[1]。
金属氧化物是通过在电极表面（亚表面）发生快速的可逆氧化还原反应来储存电能，是典型的赝电容材料[2]。在众多的过渡金属氧化物中，ruo2[3]是最早应用于超级电容器中，也是研究最广泛的一种，因其有三个化学价态，导电性较好，电化学稳定性较高。过渡金属氧化物mno2价格低廉且较易获得，是一种具有良好发展前景的赝电容电极材料。然而，mno2的导电性较差，限制了其进一步的发展[4,5]。三元氧化物被认为是最具有前景的电极材料之一[6]，其中研究最广泛的是镍和钴的氧化物，因为nio的理论比容量为2584 f/g[7]，co3o4的理论比容量高达3000 f/g[8]。nico2o4在复合氧化物中也是一种具有高比电容和不错的循环充放电性能的材料，因此被认为是高性能的超级电容器电极材料。但是nico2o4的倍率性能不太让人满意，而且钴基氧化物材料在某种程度上有一定的毒性，限制了其发展[7,9]。虽然镍锰氧化物作为超级电容器电极材料的研究在国内外还不算太多，但目前研究表明nimn2o4材料是一种具有潜力的电极材料，主要是因为镍和锰的晶格位置能提供更多的氧化还原活性位点[10,11]。apurba ray等[12]通过溶胶-凝胶法合成了一种尖晶石状的nimn2o4纳米粒子，由于这种三元多孔的结构，材料显示出了良好的电化学性能，其比电容值最高能达到875 f/g。魏红梅等[13]通过水热法在导电泡沫镍上制备出片状阵列结构的三元氧化物nimn2o4，形成片状阵列结构，片与片之间形成孔结构，有利于电解质离子的运输扩散。
2. 研究的基本内容与方案
本课题的研究（设计）的目标：
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，了解研究所需药品、仪器。确定方案，完成开题报告。
第4 ——8周：完成nimn2o4材料的制备；
第9 ——12周：完成电容性能评估实验；
4. 参考文献（12篇以上）
[1]秦红梅，岳鲁超，米杰. 超级电容器电极材料的研究进展[j]. 太原科技大学学报，2018, 39(6): 435-442.
[2]胡勤政，王英学，曹宏伟. 超级电容器的电极材料的研究进展[j]. 当代化工研究，2019, (2): 177-178.
[3]chen w c, hu c c, wang c c, et al. electrochemical characterization of activated carbon–ruthenium oxide nanoparticles composites for supercapacitors[j]. journal of power sources, 2004, 125(2): 292-298.
