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內容簡介

《二氧化錳基超級電容器：原理及技術應用》內容涉及超級電容器研究現狀、氧化錳基電容器性能主要影響因素、二氧化錳電極材料的製備與應用等，重點介紹瞭不同形貌的二氧化錳與碳材料、導電聚閤物、金屬氧化物等復閤結構電極材料的製備方法和相關性能。此外，還介紹瞭新近發展起來的微型電容器，內容涉及當前二氧化錳超級電容器前沿的發展狀況。

作者簡介

　　張育新，1978年6月生，2000年和2003年分彆獲得天津大學化工學院學士和碩士學位，2003－2008年新加坡國立大學博士＆博士後，2009年加入重慶大學，2014年評為教授，2016年材料＆化工雙聘博士生導師。2016入選重慶科技創新領軍人纔。

內頁插圖

目錄

1 緒言 1
1.1 超級電容器研究現狀 1
1.2 超級電容器原理 5
1.3 超級電容器電極材料分類 6
1.4 氧化物超級電容器 8
1.5 二氧化錳的基本性質 8
1.6 二氧化錳晶型 9
1.7 錳資源現狀及産業概述 11
1.8 錳電解産品 14
1.8.1 金屬錳 14
1.8.2 二氧化錳 16
1.8.3 高錳酸鉀 20
2 氧化錳基超級電容器的主要影響因素分析 22
2.1 晶型 22
2.2 形貌結構 25
2.3 導電性 26
2.4 負載量 27
2.5 電解質 27
2.5.1 電極界麵電極-電解質模型 28
2.5.2 水係電解質 30
2.5.3 有機電解質 31
2.5.4 離子液體電解質 32
2.5.5 固態聚閤物電解質 38
2.5.6 氧化還原電解質 38
2.5.7 自放電 39
2.5.8 産業化 40
參考文獻 40
3 二氧化錳納米結構電極材料的製備及應用 41
3.1 硬模闆法 41
3.2 軟模闆法 60
3.3 無模闆法 69
3.3.1 水熱/溶劑熱法 69
3.3.2 溶膠-凝膠法 84
3.3.3 微波法 90
3.3.4 電沉積法 102
3.3.5 電紡絲法 107
參考文獻 114
4 二氧化錳復閤電極材料的製備及應用 120
4.1 二氧化錳-碳復閤電極材料 120
4.1.1 二氧化錳-碳納米管 120
4.1.2 二氧化錳-石墨烯 127
4.1.3 二氧化錳-多孔碳 132
4.1.4 介孔碳-MnO2復閤納米材料的結構錶徵 138
4.1.5 二氧化錳-碳縴維 145
4.1.6 二氧化錳-碳球 164
4.1.7 二氧化錳-碳氣凝膠 171
4.2 二氧化錳-導電聚閤物 179
4.2.1 二氧化錳-PANI 179
4.2.2 二氧化錳-PEDOT 186
4.2.3 二氧化錳-PPy 192
4.3 二氧化錳-導電金屬 198
4.3.1 二氧化錳-貴重金屬（Au，Ag） 199
4.3.2 二氧化錳-過渡金屬 205
4.3.3 二氧化錳-泡沫鎳 212
4.4 二氧化錳-金屬氧化物/氫氧化物 220
4.4.1 MnO2-Co3O4 220
4.4.2 MnO2-NiO/Ni(OH)2 225
4.4.3 NiOaMnO2核殼結構復閤材料的製備、錶徵及電化學特性 226
4.4.4 MnO2-TiO2 234
4.4.5 MnO2-ZnO 242
4.4.6 刻蝕CuOaMnO2核殼結構製備MnO2納米管及其電化學性能研究 248
4.5 二氧化錳-其他過渡族氧化物 266
4.5.1 MnO2-SnO2 267
4.5.2 MnO2-CuO 276
4.5.3 (BiO)2CO3aMnO2復閤材料的製備及電化學性能研究 286
4.5.4 Bi2O3aMnO2復閤材料的製備及電化學性能研究 294
4.6 二氧化錳-雙金屬氧化物/氫氧化物 302
4.6.1 MnO2-CuCo2O4 303
4.6.2 MnO2-Co2AlO4 311
4.6.3 MnO2-NiCo2O4 320
4.6.4 MnO2-ZnAl-LDO 330
4.6.5 MnO2aCoAl-LDH 335
參考文獻 343
5 二氧化錳微型電容器 361
5.1 石墨烯/二氧化錳微型超級電容器 362
5.2 鎳/二氧化錳微型超級電容器 364
5.2.1 鎳/二氧化錳電極製備 364
5.2.2 結果與討論 365
5.3 二氧化錳/導電聚閤物/碳納米管微型超級電容器 366
參考文獻 369
6 總結及展望 370
索引 373

前言/序言

超級電容器比傳統電容器具有更高的電容和能量密度，比電池具有更高的功率密度，具有廣闊的應用前景。
過渡金屬氧化物是超級電容器常用的電極材料之一，其電化學性能良好，不但有電極／電解液上電荷分離産生的雙電層電容，還有由快速、高度可逆的化學吸附／脫附和氧化／還原反應産生的法拉第電容。其中二氧化錳（Mn02）的儲量豐富、價格低廉，不但電化學性能優良，而且對環境友好，近年來在超級電容器電極材料的研究中備受關注。
作者所在重慶大學材料科學與工程學院多維度自組裝納米結構課題組，在國內二氧化錳專傢、陝西師範大學劉宗懷教授等的幫助和關心下，在超級電容器探索和研究中有所突破，並取得瞭若乾新成果，特編著本書，以總結多年科研工作及當前世界二氧化錳最新科研成果，以饗讀者。
本書內容涉及超級電容器研究現狀、二氧化錳基電容器性能主要影響因素、二氧化錳電極材料的製備與應用等，重點介紹瞭不同形貌的二氧化錳與碳材料、導電聚閤物、金屬氧化物等的復閤結構電極材料的製備方法和性能。此外，還介紹瞭新近發展起來的微型電容器，內容涉及當前二氧化錳超級電容器最前沿的發展狀況。
本書最大的特點：①內容全麵，簡明扼要地介紹瞭二氧化錳自組裝納米結構在超級電容器的應用研究中諸多最新的科研成果，對二氧化錳基超電級電容器研究有重要的參考價值；②關注超級電容器領域的成果對未來人們生活的深遠影響；③堅信儲能材料科學將對其他學科的縱深發展提供有利支持。
本書由張育新編寫第1章和第4章，劉曉英編寫第2章和第3章，董帆編寫第5章和第6章，最後由張育新審校定稿。劉曉莉、張燕、陳浩、王小、彭輝華、何怡、薑德彬、李敏、王恬、樂鞦建、李凱霖、孫慶、肖玉、單乾元等研究生參與瞭文字和圖片的整理工作。
謹以本書獻給廣大讀者，期待本書能夠為儲能材料及相關領域科研工作者及學生們提供一些有益的幫助！由於水平有限，書中難免有疏漏或不妥之處，懇請廣大讀者批評指正。

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