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四氧化三锰—石墨烯材料制备及其电容性能研究
摘要：
本文研究了用四氧化三锰和石墨烯制备电极材料，并通过电化学测试其电容性能。结果表明，制备出的四氧化三锰-石墨烯电极材料具有优良的电容性能，展现出了高电容、高能量密度和良好的循环稳定性，表明该材料有望在超级电容器领域应用。
关键词：四氧化三锰；石墨烯；电容性能；超级电容器
一、引言
近年来，超级电容器作为储能装置得到了广泛关注。它相比于传统的储能电池具有充电快、寿命长、能量密度高等优点，因此被认为是一种理想的电能储存装置。超级电容器主要由电极、隔膜和电解质三部分组成，其中电极材料的性能是决定超级电容器性能的关键因素。
四氧化三锰作为一种重要的超级电容器电极材料，在制备过程中晶粒度和结构的调控能显著影响其电化学性能。很多研究者通过控制合成条件或通过合成方法对其晶格结构和晶粒大小进行调控，以提高其电化学性能。同时，石墨烯作为一种优良的电导材料，也被广泛应用于电容器领域。
本研究通过将石墨烯掺杂到四氧化三锰中，制备出了四氧化三锰-石墨烯复合电极材料，并测量了其电容性能，试图探究石墨烯对四氧化三锰电极材料的性能提升效果。
二、实验
1.实验中所用的材料
四氧化三锰（Mn3O4）在正常气压条件下，60°C下，混合气体中生成四氧化三锰粉末。石墨烯材料和电解液（Na2SO4）均购自市售商店。
2.实验流程
a.制备四氧化三锰-石墨烯复合电极材料
四氧化三锰和石墨烯粉末按质量比1：1混合均匀后，加入适量的去离子水，搅拌30分钟。在磁力搅拌器辅助下，将混合物通过超声波法分散30分钟，得到稳定的四氧化三锰-石墨烯乳液。
b.制备电容器
将制备好的四氧化三锰-石墨烯乳液涂敷在非常规金属电极上，并在80°C烘干后制备出电容器。
c.电化学测试
通过循环伏安和交流阻抗测试等手段分别测试了该电容器的电化学性能。
三、结果及讨论
在经过联合测试后，制备出的四氧化三锰-石墨烯复合电极材料在电容性能方面得到了显著提升。比如，当扫描速率为5mV/s时，循环伏安曲线中分别出现了阳极和阴极峰，证实了电极材料对离子的吸附和释放过程，表明四氧化三锰-石墨烯的复合材料具有良好的电容性能。
此外，交流阻抗测试表明，四氧化三锰-石墨烯复合电极材料的电化学活性面积较大，电子传输速度较快。通过循环稳定性测试，表明该复合电容材料具有良好的循环稳定性。
四、结论
本研究在四氧化三锰和石墨烯的基础上制备出了四氧化三锰-石墨烯复合电极材料。实验结果表明，该复合材料表现出了优良的电容性能，具有高电容、高能量密度和良好的循环稳定性，说明它可应用于超级电容器的制备，并且有望在实际应用中得到广泛的使用。
参考文献：
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