Báo cáo tốt nghiệp: Nghiên cứu cấu trúc và tính chất điện hóa của vật liệu oxit mangan được điều chế bằng phương pháp khử

Nhu cầu năng lượng trên thế giới càng ngày càng cao cùng với sự phát triển của khoa học-kĩ thuật, vì vậy đòi hỏi các nhà khoa học không ngừng nâng cao chất lượng các nguồn năng lượng thay thế, đặc biệt là các loại pin và ăcqui. Oxit mangan là vật liệu có dung lượng lớn nên được sử dụng phổ biến để chế tạo điện cực trong các nguồn điện. Hiện nay, xu thế trên thế giới là chế tạo vật liệu nano oxit mangan có dung lượng rất lớn (siêu dung lượng )....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo tốt nghiệp: Nghiên cứu cấu trúc và tính chất điện hóa của vật liệu oxit mangan được điều chế bằng phương pháp khử TRƯỜNG …………………. KHOA………………………. ---------- Báo cáo tốt nghiệpĐề tài: Nghiên cứu cấu trúc và tính chất điện hóa của vậtliệu oxit mangan được điều chế bằng phương pháp khử MỤC LỤCMở đầu ...........................................................................................................3Chương 1 - Tổng quan .........................................................................4Giới thiệu chung về oxit mangan ...................................................4Chương 2 - Thực nghiệm.................................................................. 19Hoá chất và thiết bị .............................................................................. 19Chương 3 - Kết quả và thảo luận ................................................ 233.1. Cấu trúc của vật liệu điều chế được................................ 23Kết Luận ..................................................................................................... 44Tài liệu tham khảo ................................................................................ 45 Mở đầu Nhu cầu năng lượng trên thế giới càng ngày càng cao cùng với sự pháttriển của khoa học-kĩ thuật, vì vậy đòi hỏi các nhà khoa học không ngừng nângcao chất lượng các nguồn năng lượng thay thế, đặc biệt là các loại pin và ăcqui.Oxit mangan là vật liệu có dung lượng lớn nên được sử dụng phổ biến để chế tạođiện cực trong các nguồn điện. Hiện nay, xu thế trên thế giới là chế tạo vật liệunano oxit mangan có dung lượng rất lớn (siêu dung lượng ). Siêu dung lượng nàyxuất hiện do sự tồn tại của loại tụ điện điện hóa (giả tụ điện ) trong quá trình hoạtđộng của ăcqui và là nơi tích trữ năng lượng trong quá trình nạp điện. Vật liệu cókích thước càng nhỏ thì diện tích bề mặt càng lớn và do đó dung lượng càng lớn[5], [26]. Có nhiều phương pháp tổng hợp oxit mangan như: Phương pháp điện phân,phương pháp hóa học, phương pháp thủy nhiệt…Theo nhiều nghiên cứu gần đâythì tổng hợp vật liệu oxit mangan bằng con đường thủy nhiệt cho sản phẩm kếttinh tốt, kích thước nhỏ, vì vậy dung lượng sẽ lớn hơn. Chất oxi hóa thường đượcsử dụng trong phương pháp này là KMnO4, K2Cr2O7; các chất khử có thể làMnSO4, Na2SO3, NaHSO3, HCOOH…Trong bản khóa luận này chúng tôi muốnnghiên cứu vật liệu tổng hợp bằng phản ứng oxit hóa – khử giữa KMnO4 và etanolnhằm dánh giá tính chất điện hóa của vật liệu dựa trên dung lượng riêng C. Vìvậy chúng tôi đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu cấu trúc và tính chất điện hóa củavật liệu oxit mangan được điều chế bằng phương pháp khử” Chương 1 - Tổng quan Giới thiệu chung về oxit mangan Mangan là nguyên tố đa hoá trị nên oxit mangan tồn tại ở nhiều dạng khácnhau như MnO, Mn3O4, Mn 2O3, MnO2… Trong tự nhiên khoáng vật chính củamangan là hausmannite (Mn3O4), pirolusit (MnO2) và manganite (MnOOH) [3].Các oxit mangan có rất nhiều ứng dụng trong thực tế, một trong số đó là sử dụngchế tạo cực dương trong pin khô. Sự hoạt động của pin dựa trên sự chuyển hoá lẫnnhau giữa các dạng oxit của mangan. Vì vậy tuỳ thuộc vào loại oxit và thành phầncủa chúng mà khả năng hoạt động của điện cực khác nhau.1.1.1. Mangan đioxit (MnO2) [7] Mangan đioxit là một trong những hợp chất vô cơ quan trọng, có nhiềuứng dụng trong thực tế. Mangan đioxit có thành phần hóa học không hợp thức.Trong hợp chất mangan đioxit chứa một lượng lớn Mn 4+ dưới dạng MnO2 và mộtlượng nhỏ các oxit của Mn từ MnO1.7 đến MnO2. Do cấu trúc chứa nhiều lỗ trốngnên trong tinh thể của mangan đioxit còn chứa các cation lạ như K+, Na+, Ba2+,OH- và các phân tử H2O. MnO2 có cấu trúc phức tạp do sự sắp xếp khác nhau của các nguyên tửmangan và oxi trong phân tử. Có nhiều ý kiến khác nhau về cấu trúc của MnO2.Hiện nay lí thuyết cho rằng MnO2 có cấu trúc đường hầm và cấu trúc lớp đượccông nhận phổ biến nhất. Theo lí thuyết về cấu trúc đường hầm (tunnelstructures), mangan đioxit tồn tại ở một số dạng như β-MnO2, γ-MnO2, α-MnO2,ε-MnO2…Bảng 1 cho thấy một số dạng cơ bản của tinh thể MnO2. β-MnO2 β-MnO2 hoặc pyrolusite là những tinh thể có cấu trúc đơn giản nhất trongnhóm hợp chất có cấu trúc đường hầm. Các nguyên tử mangan chiếm một nửa lỗtrống bát diện được tạo thành do 6 nguyên tử oxi xếp chặt khít với nhau Bảng 1: Cấu trúc tinh thể của MnO2 Hằng số mạng Kích Hợp chất Công Mạng thước thức đường tinh thể a(pm) b(pm) c(pm) α0 0 0 hầm ...