α-MnO2和 β-MnO2一维材料的可控制备及其电容性能

将锰粉分散在K2S2O8水溶液中,分别在150℃和180℃水热处理24 h制备了两种MnO2材料.应用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和N2吸-脱附技术对所得产物进行表征.结果表明,α-MnO2具有纳米线状形貌(直径为40～60 nm,长度约为4μm),β-MnO2具有棒状形貌(长度约为3μm).α-MnO2的比表面积高达87 m2/g,而β-MnO2的仅为6.2 m2/g.电化学测试结果表明,在1 mol/L Na2 SO4水溶液中,当扫描速度为5 mV/s时,α-MnO2和β-MnO2的比电容分别为121 F/g和19 F/g.扫速为20 mV/s时,α-MnO2循环2000次后的容量保持率高达99.2;.α-MnO2具有优异的电容性能.     

原料配比对水热法合成纳米MnO2晶型及电化学性能的影响

本文采用水热法,通过调节高锰酸钾(KMnO4)和硫酸锰(MnSO4)原料配比控制MnO2的晶体结构和形貌.当KMno4与MnSO4物质的量比为6∶1时,制备出由纳米片构成的球形δ-MnO2,形似海胆,直径约为0.5-1μm;当两者物质的量比2∶3时,所得α-MnO2纳米线粗细均匀,直径约为30 ～50 nm,长度为1 μm;当两者物质的量比减小到1∶3时,则合成出直径约为50 ～ 100 nm,长度为2～4 μm的短棒状β-MnO2.采用循环伏安法和恒电流充放电法对上述电极材料进行电化学性能研究,结果表明海胆状δ-MnO2具有优良的超电容性能,1 A/g充放电时,其放电比电容为162 F/g,远高于α-MnO2(62F/g)纳米线和棒状β-MnO2(8 F/g)的比电容.     

草酸钴前驱体热分解制备Co3O4及其超电容性能

以Co(NO3)2·6H2O、草酸铵为原料,采用液相共沉淀法制得钴的草酸盐前驱物,并利用微波进行热处理制得了微米尺寸的Co3O4电极材料.通过X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)研究了产物的物相和微观形貌.通过循环伏安(CV)和恒电流充放电(CD)实验研究了产物在碱性电解质中的超电容性能.结果表明,利用微波加热分解法可制得立方晶系Co3O4纯相,其在6 mol/L KOH溶液中具有明显的法拉第赝电容.在2 mV/s扫描速度下,比电容达到91 F/g.Co3O4在碱性电解质中的赝电容主要来自于OH-在Co3O4、CoOOH、Co(OH)2体相中的嵌入和脱嵌过程.Co3O4在大循环过程中的比电容衰减主要是由于电极上氧化还原反应的可逆性较差以及发生的副反应而造成的.     

不同形貌MnO2的制备及其电化学性能

用化学共沉淀法和水热法制备了海胆型和纳米线型的Mn O2。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对电极材料的物相和形貌进行表征。采用电化学阻抗、循环伏安和恒电流充放电对其进行电化学性能测试。结果表明,采用相同材料不同制备方法得到的Mn O2具有不同的形貌。化学共沉淀法制备的海胆型Mn O2,其直径约为300~500 nm;水热法制备的纳米线型Mn O2,其直径约为10~30 nm,长度约为100~500 nm。两种形貌的Mn O2在6 mol·L-1KOH溶液中具有良好的电容特性,1 A·g-1的电流密度下,海胆型Mn O2的比电容为539 F·g-1;纳米线型Mn O2的比电容为375 F·g-1。经过1000圈的循环后,海胆型Mn O2仅损失了15%的比容量。     

CNTs/SBS/PANI复合电极材料的制备与电化学性能研究

本文以过硫酸铵为引发剂,植酸为掺杂酸,在溶液中原位聚合合成了碳纳米管(CNTs)/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)/聚苯胺(PANI)复合电极材料.通过红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)对电极材料的结构和微观形貌进行了表征.通过循环伏安法(CV)、交流阻抗谱(EIS)、恒电流充放电(GCD)等电化学手段对材料的电化学性能进行了表征.结果表明:与SBS/PANI复合材料相比,CNTs/SBS/PANI复合电极材料具有更高的比电容、循环稳定性和倍率性能.当CNTs的加入量占苯胺单体质量百分比为3;,在扫描速率为5 mV/s时,CNTs/SBS/PANI复合电极材料的比电容最大为356.7 F/g.     

微波法合成纳米MnO_2及其电化学性能研究

采用微波法制备了不同形貌的MnO2纳米粉体。通过X射线衍射、扫描电子显微镜对MnO2的微观结构和形貌进行了表征。结果表明:制备的MnO2为α-MnO2和γ-MnO2的混晶,随着微波反应时间的增加,其形状由花瓣状过渡为棒状,并且其晶型越来越完整。电化学测试结果表明,合成的MnO2在2 mol/L的(NH4)2SO4中具有较好的电化学性能,在2 mA/cm2的电流下放电时的比容量为240 F/g。     

水热法制备铝掺杂二氧化锰及其储锌性能的研究

可充电水系锌锰电池成本低、环保无毒、安全性好,在大规模储能领域具有广阔应用前景.然而,该电池中不仅存在MnO2正极导电率低、结构稳定性差等问题,而且存在负极锌枝晶生长与析氢腐蚀问题,这严重制约了电池循环稳定性的提升.本文采用水热法制备了Al掺杂二氧化锰作为锌锰电池的高稳定性正极材料,并通过X射线衍射(XRD)、能量色散X射线光谱仪(EDS)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)详细讨论了Al掺杂对MnO2物相、形貌、含水量与电化学性能的影响.研究表明,Al掺杂不仅使样品由微米级β-MnO2转变为纳米级α-MnO2,还使产物中结晶水含量增加.作为锌锰电池正极材料,所制备的Al掺杂MnO2在1 A·g-1高电流密度下500次循环后剩余容量高达150.1 mAh·g-1,循环稳定性远优于未掺杂的MnO2样品(500次循环后容量为97.8 mAh·g-1).本研究对高性能锌锰电池的开发具有一定启示意义.     

酸度控制的不同MnO2的水热制备及电化学性能

以KMnO4为锰源、CO(NH2)2为还原剂,通过水热反应制备MnO2,考察了体系酸度对产物结构和形貌的影响,应用X-射线衍射、扫描电镜和N2吸-脱附技术对产物进行表征.结果表明,在0～1 mol/L H2 SO4溶液中,制备了颗粒状、球形、纤维状和海胆状MnO2,前两种MnO2为层状结构,后两种MnO2具有隧道结构.海胆状MnO2的比表面积高达95 m2/g.电化学测试结果显示,在0.1 A/g的电流密度下,海胆状MnO2首次放电比容量达到1318.8 mAh/g.恒流充放电140次后,容量保持率为74;.     

腐植酸钾一步炭化活化制备孔径可调的活性炭材料及其电化学性能

以腐植酸钾为碳源,乙酸钾(CH3COOK)、氢氧化钾(KOH)、碳酸钙(CaCO3)分别为活化剂,在800℃氮气气氛下碳化活化1h制备出了具备不同孔结构的三种活性炭材料.利用N2吸附-脱附分析、扫描电子显微镜(SEM)分析了所得活性炭材料的孔结构和微观形貌,并利用循环伏安(CV)和恒流充放电(GCD)测试方法评价了其作为超级电容器电极材料的电化学性能.结果表明:不同活化剂对活性炭材料的比表面积和孔径分布影响显著,而后者又进一步决定了炭材料的比电容特性.其中,尤其是直径小于1 nm的超微孔炭材料可以获得很高的比电容.在三种不同结构的活性炭中,以CH3COOK为活化剂制备的活性炭具有最优的电化学性能,其比表面积约为1100m2/g,孔径集中在0.4 ～0.6 nm;在2 mol/L KOH电解液中,电流密度为0.1 A/g时比电容高达270 F/g;经3000次充放电循环后,该材料的比电容保持率仍超过87;,是一种性能较为理想的超级电容器用电极材料.     

熔盐法制备亚微米Co3O4超级电容器电极材料

以Co(NO3)2·6H2O为原料,在280 ℃下,采用简单的熔盐法合成了亚微米Co3O4.运用X射线衍射(XRD),扫描电子显微境(SEM)对产物的相结构和形貌进行了分析.通过循环伏安法和恒电流充放电法测试了亚微米Co3O4电化学性能.电化学测试结果表明:在6 mol/L KOH溶液中,保温时间为3h时,Co3O4亚微米颗粒的比电容最高,在0.4 A/g充放电电流密度下放电比电容为187 F/g,并且在1 A/g电流密度下循环1000次后比电容保持首次电容的51.4;.