锂掺杂二氧化锰-石墨烯纳米复合材料的控制合成及其电化学性能研究(3)
导电聚合物一种新型的超级电容器电极材料，其最主要的优点是具有很高的法拉第准电容。导电聚合物的贮能机理是通过在电极上发生快速可逆的掺杂和去掺杂氧化还原反应，这些快速发生的反应带动电荷的快速储存和释放，使聚合物能具有很高的电荷密度。其中最具代表性的聚合物有聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等[24-28]。聚苯胺的理论比容量可以达到720～1530 F•g-1，由于聚苯胺具备的高比容、高密度、良好的导电性、出色的化学稳定性和价格低廉等优点，受到了越来越多的研究人员的关注。在Hanlu Li等对聚苯胺进行了一系列的研究中，计算出聚苯胺单电极的理论比电容为2.0X103 F•g-1，而通过电沉积法沉积在不锈钢电极上的聚苯胺纳米纤文，计算得到其在1.0 mol•L-1 H2SO4电解液中的比电容为608 F•g-1[29-30]。
混合型超级电容器是一种具有更高能量密度的超级电容器。混合型超级电容器的电极具有较高的能量密度，两个电极的结合会产生很高的工作电压，从而混合型超级电容器的能量密度远大于普通的双电层电容器[31]。混合电容的正极是能产生法拉第赝电容的金属氧化物，常用的有NiO、Ru02、Pb02等，负极通常是比表面积很高的活性炭。混合型超级电容器电极材料的能量储存和转化性能、功率密度、循环寿命等性能与其导电性、比电容、比表面积和结构稳定性有关，其电解液体积和电解质浓度也会随着充放电过程而改变[32]。
1.3 本课题提出的意义、研究内容
氧化石墨烯是一种常用的石墨烯衍生物，其表面有丰富的含氧基团，如 -C-OH ﹑ -COOH 和 -C-O-C- 等,这些活泼基团容易与目标产物发生反应而结合，同时由于氧化石墨烯在多种溶剂中分散性好的特点，使之可以作为产物良好的载体。本文将阐述一种沉积法，制备沉积在石墨烯上的不同形貌的氧化锰。由于受到溶剂极性、位阻及静电作用力不同等因素的影响，同时借助在水-异丙醇双溶剂体系中广泛存在的竞争成键现象，最终可以微观控制合成氧化锰的晶体构型。在此基础上，考虑到氧化锰的电化学性能与其形貌及微结构具有很大关系，可以通过控制原料比、反应温度和反应时间等因素来进一步对氧化锰材料的电化学性能进行调控[33-38]。
在能源日益紧张的今天，提高储能材料的性能变得更加重要，超级电容器也将发挥越来越重要的作用。作为一种储能巨大、充放电速度快、工作温度范围宽、价格低廉的储能系统，有望取代目前大量使用且更换频繁的蓄电池，在人们的日常生活中得到广泛的应用。
2 一步煅烧合成锂掺杂氧化锰-石墨烯纳米复合材料的合成及表征
2.1 实验试剂
氧化石墨烯，硝酸锂（LiNO3，A.R，国药集团化学试剂有限公司），氯化锰（MnCl2•4H2O，A.R，国药集团化学试剂有限公司），异丙醇（(CH3)2CHOH，A.R.，国药集团化学试剂有限公司），高锰酸钾（KMnO4，A.R.，上海凌峰化学试剂有限公司），去离子水（Ultrapure Milli-Q超纯水），聚四氟乙烯（PTFE，深圳德诚旺有限公司），泡沫镍（厚度1.6 mm，一英寸上网孔个数110 PPI，面密度420 g•m-2，长沙力元新材料有限责任公司），N,N-二甲基甲酰胺（DMF，A.R.，国药集团化学试剂有限公司）。
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