Nghiên cứu chế tạo vật liệu pha tạp Mn
1-x
M
x
O
1+y
.nH
2
O bằng phương pháp điện hoá ứng dụng làm vật
liệu siêu tụ, M= Co, Fe
Luận văn cao học Lê Thị Thu Hằng
TÓM TẮT
Hiện nay, mngan đioxit với những ưu điểm: có nguồn nguyên liệu rẻ,
phong phú; công nghệ chế tạo đơn giản; hoạt tính điện hoá và khả năng tích
trữ năng lượng tương đối tốt, rất thân thiện với môi trường. Hơn nữa, vật liệu
này có thể làm việc trong môi trường trung tính, đang là vật liệu hứa hẹn để
thay thế cho Rutini oxit. Một trong những biện pháp làm tăng dung lượng
riêng cho vật liệu này chính là pha tạp một số kim loại chuyển tiếp như Co,
Fe.
Ở Việt Nam, hiện chưa có công trình nào nghiên cứu về vật liệu pha tạp này
mà ứng dụng làm vật liệu điện cực trong siêu tụ. Do vậy, nhiệm vụ của luận
văn này là "Nghiên cứu chế tạo vật liệu pha tạp Mn
1-x
M
x
O
1+y
.nH
2
O bằng
phương pháp điện hoá ứng dụng làm vật liệu siêu tụ, M= Co, Fe”.
Các phương pháp được sử dụng để nghiên cứu: Phương pháp kính hiển vi
điện tử quét, phương pháp nhiễu xạ tia X, phương pháp phổ kế tán sắc năng
lượng, phương pháp phân tích hoá học, phương pháp quét thế vòng tuần hoàn,
phương pháp phổ tổng trở.
Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu rút ra một số kết luận như sau:
Vật liệu mangan đioxit được pha tạp thoã mãn điều kiện của vật liệu điện cực
siêu tụ. Việc pha tạp chất Co và Fe có ảnh hưởng rất lớn đến hình thái cấu
trúc cũng như hoạt tính điện hoá của vật liệu. Tạp Co và Fe có tác dụng làm
tăng dung lượng riêng và tuổi thọ của vật liệu. Dung lượng riêng của vật liệu
không chỉ phụ thuộc vào lượng chất pha tạp có trong vật liệu mà còn phụ
thuộc vào tốc độ quét thế Kết quả nghiên cứu ban đầu cho thấy Co và Fe đều
có ảnh hưởng tốt đến đặc tính siêu tụ của vật liệu.
Từ khoá: siêu tụ, oxit Mn-Fe, oxit Mn-Co, giả điện dung
Nghiên cứu chế tạo vật liệu pha tạp Mn
1-x
M
x
O
1+y
.nH
2
O bằng phương pháp điện hoá ứng dụng làm vật
liệu siêu tụ, M= Co, Fe
Luận văn cao học Lê Thị Thu Hằng
ABSTRACT
Advantages of manganese dioxide are the lower cost for raw materials
and the fact that manganese-based capacitors are environmentally benign in
the point of view that they can operate in neutral solution. In order to futher
improve the pseudocapacitive performance of Mn oxide, the addition of other
transition metal oxides has been attemtped such as: Fe and Co oxides.
However, the effects of Co oxide and Fe oxide addition were reported, and
the experience results from different research groups varied significiantly.
In our country, there isn't any report reseaching this doped manganese for
supercapacitors. The object of this thesis is "Reseach on preparation doped
Mn
1-x
M
x
O
1+y
.nH
2
O electrodeposit for supercapacitive application, M=
Co, Fe ".
Experimental methods: Scanning electron microscope, X-ray diffraction, X-
ray energy dispersive spectroscope, chemical analyses, cyclic voltametry,
electrochemical impedance spectroscopy.
Conclusions
Doped Mn oxide exhibits ideal pseudocapacitive properties, a very large
specific capacitance and excellent reversibility within a large potential
window (1V). Co, Fe doping has been found to significantly enhance the
redox reversibility as well as specific capacitance of mangan dioxide. The
specific capacitance of this oxide depends on not only doping content but also
sweep rate. The results obtained show that Co, Fe doping has benefit for
mangan dioxide to apply supercapacitive electrode material.
Key words: supercapacitors, Mn-Fe oxide, Mn-Co oxide,
pseudocapacitive
