纳米MnO2的制备及其电化学性能研究

加入不同浓度的十二烷基磺酸钠表面活性剂(SDS)改变微乳液溶液介质,用苯胺还原高锰酸钾,制备了不同颗粒大小的纳米片状MnO2材料.采用X射线粉末衍射、氮吸附比表面测试和扫描电镜及透射电镜表征观察合成材料.电化学测试表明,0.20 mol·L-1SDS所合成的纳米MnO2比表面约为228.2 m2·g-1,在1mol·L-1Li2SO4电解液中,该电极比电容达到237 F·g-1(0.1 A·g-1),350℃煅烧MnO2电极还可发生可逆Li+嵌脱反应增加其比电容.     

MnO_2/NiCo_2O_4的静电自组装合成及其电化学性能

通过带负电荷的MnO2纳米片与带正电荷的Co-Ni层状双氢氧化物(LDHs)纳米片的静电自组装外加后续热处理合成了异质层状结构的MnO2/NiCo2O4复合物.采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、拉曼光谱、原子吸收光谱(AAS)、场发射扫描电镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)对其结构和形貌进行了表征.用循环伏安(CV)、恒流充放电和电化学交流阻抗技术对其电化学性能进行了测试.研究结果表明,该方法制得的异质复合物具有多孔层状堆垛结构,这种特殊的结构不仅增大了电解液离子的接触面积,而且还为其嵌入-脱出提供了有效途径.该复合物在1 A·g-1电流密度时,-0.6-0.45 V电位窗口内的比电容达482 F·g-1,优于纯组分MnO2和NiCo2O4的电容性能.     

互通多孔碳/二氧化锰纳米复合材料的原位水热合成及电化学性能

以互通多孔碳(IPC)为载体,水热条件下在碳表面原位反应生成纳米结构的二氧化锰(MnO2),制备互通多孔碳/二氧化锰纳米(IPC/MnO2)复合电极材料.采用扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),X射线衍射(XRD),热重分析(TGA)对其结构进行表征;采用循环伏安法、恒流充放电和交流阻抗对其电化学性能进行研究.结果表明:生成的MnO2均匀地负载在碳的表面,形成多层次结构,并且随着温度的升高IPC表面负载的MnO2由纳米颗粒变为纳米片状结构;MnO2纳米片具有典型的K-Birnessite型晶体结构;复合物中MnO2的含量约为34%(w).在100°C制备的IPC/MnO2复合材料在三电极系统中最高比电容达到了411 F·g-1;随着反应温度的升高,比容量先增长后基本保持不变.以IPC/MnO2为正极,活性炭(AC)为负极,1 mol·L-1Na2SO4溶液为电解液组装成IPC/MnO2//AC混合超级电容器,发现IPC/MnO2电极的电容器其电位窗口从1 V扩展到1.8 V,容量可达86F·g-1,且表现出良好的电容特性和大电流放电性能.     

二氧化锰微米球制备及其于超级电容器的应用

利用KMnO4氧化MnCO3微米球前躯体制备MnO2微米球.X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安(CV)法等测试表明:该MnO2微米球由弱结晶α-MnO2构成,粒径为0.5~2μm.测试样品的MnO2微米球载量为5 mg.cm-2时,在2 mol.L-1(NH4)2SO4溶液中表现出良好的电容性能:其于2 mV.s-1的扫速下比电容达到了135.6 F.g-1;即使是100 mV.s-1的高扫速,比电容仍保持为118.8 F.g-1.500次循环过程中充放电效率保持在87.8%以上.第500次循环的比电容为110.5 F.g-1.     

稀土镧掺杂MnO2电极的制备及性能研究

以Mn(CH3COO)2·4H2O为原料,利用直流电沉积法合成MnO2电极材料,在制备过程中向溶液中添加h(NO3)3·6H2O对MnO2电极进行改性.分别采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和原子吸收方法分析了电极的结构、形貌以及组成.通过BET分析,发现掺La后MnO2的比表面积明显增大.采用循环伏安(CV)和恒流充放电技术测试了MnO2的电化学性能.结果表明,MnO2比容量为198.72 F·g-1,掺La后MnO2的电化学性能显著改善,其比容量为276.60 F·g-1.     

有序介孔碳负载NiCo2O4电极的制备及其超电容性能

以有序介孔碳(OMC)为载体,采用共沉淀法制备了OMC/NiCo2O4复合物.用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱和透射电镜(TEM)研究其结构与形貌,发现NiCo2O4纳米颗粒均匀地负载在有序介孔碳上.循环伏安和恒流充放电测试表明,NiCo2O4质量分数为40%时,在1A·g-1的电流密度下,复合物电极的比电容可以达到577.0F·g-1,电流密度为8A·g-1时,比电容可以达到470.8F·g-1,并具有良好的循环稳定性.在2A·g-1的电流密度下,经过2000次循环后,比电容还可达到508.4F·g-1,电容保持率为92.7%.     

氮掺杂介孔碳的制备及其电化学超电容性能（英文）

通过直接炭化沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIF-8)纳米多面体,成功制备了氮掺杂介孔碳(NMCs).采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、X射线光电子能谱(XPS)及比表面和孔隙度分析仪对其微观形貌和结构进行了表征,并对NMCs的电化学超电容性能进行了测试.结果表明:NMCs具有规整的形貌、介孔纳米结构和较大比表面积(2737 m2·g-1);由于氮元素掺杂所赋予的优异的表面润湿性和赝电容性能,且介孔结构有利于电解质到达电极活性材料表面,NMCs表现出优异的电化学超电容性能,在1A·g-1的电流密度下,1.0 mol·L-1H2SO4溶液中的比电容值为307 F·g-1,并具有良好的功率特性;此外,在10 A·g-1的大电流密度下充放电循环5000次后,NMCs的比电容值保持率为96.9%.     

花状3D纳米Pd/CeO2催化剂的制备及其性能研究

以PdCl2为前驱体,十六烷基三甲基溴化铵为保护剂,用超声波膜扩散法制备了Pd纳米粒子溶胶(E,Pd负载量1.0 wt%)。采用水热法制备了3D纳米花状Pd/CeO2催化剂(F),其结构,形貌和物理化学性能经XRD,SEM和N2吸附-脱附表征。考察了晶化时间对F形貌和晶型的影响。结果表明,晶化时间72 h制备的F72具有较高的比表面积(108 m2·g-1)和较大的孔体积(0.11 cm3·g-1);晶化时间48 h制备的F48呈现花状形貌,由大量厚度(20 nm～30 nm)均匀的纳米单元自组装而成。     

MnO_2/聚苯胺复合材料的电化学电容

以P123为模板剂,软模板法制备出纳米MnO2.酸性条件下引入苯胺并聚合,得到了MnO2/聚苯胺复合材料.X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR),扫描电子显微镜(SEM)表征观察样品的结构、形貌.循环伏安、交流阻抗、恒电流充放电等测试MnO2/聚苯胺电极的电化学性能.结果表明:引入苯胺改变了样品纳米MnO2的形貌.MnO2/聚苯胺电极比容量高达190.8F·g-1,500次循环电极比容量仅衰减4.7%,库仑效率均保持在97%以上.     

低热固相法制备纳米MnO2/CNT超电容复合电极的循环稳定性

为了改善纳米MnO2超级电容器电极的充放电循环稳定性,以Mn(OAc)2·4H2O、NH4HCO3和碳纳米管(CNT)为原料,采用低热固相反应得到前驱体,再经焙烧和酸处理,制备了一系列CNT含量不同的纳米MnO2/CNT复合电极材料,并用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和Brunauer-Emmett-Teller(BET)比表面积测定方法对其进行了表征.XRD分析结果表明,复合材料中的MnO2为纳米γ-MnO2.研究了复合电极在1 mol·L-1 LiOH电解质中的电化学性能,并与不含CNT的纯纳米MnO2电极进行了比较.结果表明,含CNTs为10%(w,质最分数,下同)和20%的MnO2/CNT复合电极的循环稳定性远优于纯纳米MnO2电极的循环稳定性,其中含10%CNTs的MnO2/CNT复合电极不仪具有良好的循环稳定性,而且在1000 mA·g-1高倍率充放电条件下仍具有200 F·g-1的高比电容.     

线团形貌层状二氧化锰的制备及其在不对称电化学电容器中的应用

将无定型MnO2在1 mol/L NaOH水溶液中150℃水热处理12 h后,得到了具有线团形貌的层状二氧化锰。利用XRD、SEM和低温N2吸-脱附等手段对样品的形貌和结构进行了表征。采用循环伏安、恒流充放电以及交流阻抗技术对样品的电化学性质进行了研究。研究结果表明,在三电极体系中,线团状MnO2在0~1.0 V(vs.SCE)的电压范围内具有较好的电容性质,其质量比电容为154 F/g。利用线团状MnO2为正极,石墨烯为负极以及1 mol/L Na2SO4水溶液为电解液组装了不对称型的电化学电容器。电化学测试表明,该电容器可在0~1.8 V的电压范围内可逆循环,其能量密度为21.6 W·h/kg,远远高于基于线团状MnO2(4.86 W·h/kg)和石墨烯(4.3 W·h/kg)的对称型电容器。     

盐酸刻蚀的不同形貌空心结构二氧化锰的电化学行为

以液相湿法和水热法合成的碳酸锰为前驱体,通过盐酸的选择性刻蚀分别合成立方体和纺锤体MnO2分级空心结构。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对其结构和形貌进行了表征。采用循环伏安、恒流充放电技术和交流阻抗对其电化学性能进行了测试。结果表明,碳酸锰前躯体粒径分布集中,简易快速(3 min)的合成技术所形成的空心结构有利于电解液的渗透,以及电子和离子的传输与交换。在电流密度为0.5 A·g-1时,分级空心立方体MnO2电极比电容为115 F·g-1,并表现出良好的循环稳定性和可逆性。     

水热法合成α-MnO2纳米棒及其电化学性能

以KMnO4、氧化石墨(GO)和硫酸为原料,在120℃水热条件下3 h成功合成了直径为10~20 nm,长度为300~400 nm的α-MnO2纳米棒。研究发现GO的引入降低了纳米棒的制备温度,缩短了反应时间。电化学测试结果表明,在1 mol.L-1Na2SO4中性水系电解液中,该纳米棒表现出良好的电容性能,当扫描速率分别为2 mV.s-1和5 mV.s-1时,比电容分别为276 F.g-1和240F.g-1;该纳米材料是一种潜在的电化学电容器电极材料。     

碳纳米管/聚苯胺/石墨烯复合纳米碳纸及其电化学电容行为

通过真空抽滤的方法制备碳纳米管纸,并对其进行循环伏安电化学氧化处理.以该电化学氧化处理的碳纳米管(CV-CNT)纸为基体,采用电化学聚合沉积聚苯胺(PANI),随后吸附石墨烯(GR),制备具有三明治夹心结构的碳纳米管/聚苯胺/石墨烯(CV-CNT/PANI/GR)复合纳米碳纸.该结构外层为GR,内层由PANI包裹的CNT形成网络骨架,充分发挥三者各自优势构建柔性电极材料.用场发射扫描电镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱对其形貌与结构进行表征,并测试其电化学性能.研究发现:PANI呈纳米晶须状,并均匀包裹在CV-CNT表面;该复合碳纸具有良好的电容特性、大电流充放电特性以及良好的循环稳定性能.电流密度为0.5A·g-1时,比电容可达415F·g-1;20A·g-1时仍能保持106F·g-1的比电容.由于GR的保护作用,1000次循环之后较CV-CNT/PANI保持更高的有效比电容.该CV-CNT/PANI/GR复合碳纸展现出在高性能超级电容器柔性电极材料的潜在应用价值.     

盐酸刻蚀的不同形貌空心结构二氧化锰的电化学行为（英文）

以液相湿法和水热法合成的碳酸锰为前驱体,通过盐酸的选择性刻蚀分别合成立方体和纺锤体MnO2分级空心结构。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对其结构和形貌进行了表征。采用循环伏安、恒流充放电技术和交流阻抗对其电化学性能进行了测试。结果表明,碳酸锰前躯体粒径分布集中,简易快速(3 min)的合成技术所形成的空心结构有利于电解液的渗透,以及电子和离子的传输与交换。在电流密度为0.5 A·g-1时,分级空心立方体MnO2电极比电容为115 F·g-1,并表现出良好的循环稳定性和可逆性。     

5-磺基水杨酸辅助水热法制备Co-Ni层状双氢氧化物及其超电容性能

采用5-磺基水杨酸(SSA)辅助水热法制备了Co-Ni层状双氢氧化物(CoxNi1-xLDHs),通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、场发射扫描电镜(FE-SEM)和透射电镜(TEM)研究其结构与形貌.结果表明,通过调控反应体系中Co、Ni的配比,可以得到不同形貌的CoxNi1-xLDHs.在Co的摩尔分数为0.24时,形成了由纳米片组装的花瓣状纳米球.循环伏安和恒流充放电测试表明,这种花瓣状结构的双氢氧化物在1A·g-1电流密度下,比电容值达到1735F·g-1.     

镍掺杂花状纳米碳片的制备及其在超级电容器中的应用

本文通过溶剂热法"一锅"制备了镍掺杂的花状纳米碳片(Ni/FCNAs)。借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对该复合材料的表面形貌和结构进行了分析。循环伏安和恒流充/放电测试结果表明,Ni/FCNAs具有较大的比电容值且电化学稳定性良好。在电流密度为0.1 A.g-1时,Ni/FCNAs电极的比电容可达176 F.g-1。本文同时也提出了Ni/FCNAs可能的形成机理。     

二氧化锰纳米层的制备及电容性能研究

以Mn(NO3)2、Na OH和H2O2为原料,采用水热技术制备了Na型层状氧化锰(Na-Mn O2)。通过离子交换反应对NaMn O2进行了剥离,得到了氧化锰纳米层胶体分散液。将氧化锰纳米层分散液冷冻干燥后得到了氧化锰重组物(ERMn O2)。通过XRD、SEM和AFM对制备试样进行了分析表征。电化学测试结果表明,在1.0 mol·L-1Na2SO4水溶液中,当电流密度为0.25 A·g-1时,ERMn O2的质量比电容高达117 F·g-1远远高于其前驱物Na-Mn O2的比电容(79 F·g-1),并且表现出相似的循环稳定性。     

MnO2/煤基碳纳米纤维的制备及其在柔性超级电容器中的应用

采用静电纺丝技术制备了柔性煤基碳纳米纤维(CBCNFs)。利用低温等离子体技术对CBCNFs进行改性,并将改性后的CBCNFs作为还原剂与KMn O4反应,以实现Mn O2的原位还原负载制备CBCNFs/Mn O2复合材料。通过X射线衍射、扫描电镜和透射电镜等手段对复合材料的结构与形貌进行了表征;另外,研究了其作为柔性超级电容器电极材料的性能。结果表明,KMn O4∶CBCNFs=2∶1(质量比)条件下制备的复合材料(CBCNFs/Mn O2-2)具有良好的电化学性能。在0.1A·g-1电流密度下,CBCNFs/Mn O2-2的比电容高达118F·g-1,为CBCNFs比电容(26F·g-1)的4.5倍,在1A·g-1电流密度下,循环1000次后比容量保持率为97%,表现出良好的循环稳定性。     

活性炭表面担载氧化锰复合电极的电化学电容性能

通过在两种商品活性炭XC-72(比表面250m2·g-1)和YEC-8(比表面1726m·2g-1)电极表面涂刷Mn(NO3)2,并在200℃进行热分解得到表面担载氧化锰的复合材料电极.采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)表征电极的形貌和氧化锰的晶体结构,采用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗考察了不同电极的电化学电容性能.结果表明,Mn(NO3)2在200℃的热解产物是α-Mn2O3和α-Mn3O4的混合物.当C和MnOx的质量比为2∶1和9∶1时,XC-72/MnOx中氧化锰的比电容分别达到499和435F·g-1,YEC-8/MnOx中氧化锰的比电容分别达到554和606F·g-1,表明氧化锰的赝电容对电极比电容的贡献十分显著.