碳包覆纳米SnO2中空纤维的制备及电容性能

采用同轴静电纺丝法制备了碳包覆纳米SnO₂中空纤维超级电容器电极材料.利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和比表面积分析仪(BET)对材料进行表征.结果表明,纤维呈现中空形貌,平均直径为1 μm; SnO₂颗粒均匀分布于碳壳结构中,平均粒径为3-15 nm.材料的比表面积为565 m²·g^-1.在三电极体系中,当电流密度为0.25 A·g^-1时,电极材料的比容量达397.5 F·g^-1;在1.0A·g^-1电流密度下,充放电循环3000次后比容量仍保持为初始值的88%.在对称型双电极体系中,电流密度为0.25 A·g^-1时,电极材料的比容量达162.0 F·g^-1,在1.0 A·g^-1电流密度下,充放电循环3000次后比容量仍保持为初始值的84%.     

同轴静电纺丝法制备ZnO/Ag2O纳米纤维材料及其光电催化性能研究

以醋酸锌和乙酰丙酮银为前驱体, 通过同轴静电纺丝和热处理过程在氟掺杂氧化锡(FTO)导电玻璃上制备了ZnO/Ag₂O同轴纳米纤维. 采用X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、 扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 拉曼光谱和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段对材料进行了表征. 以氙灯模拟可见光光源, 亚甲基蓝为目标降解物, 考察了所制备纳米纤维的光电催化活性. 结果表明, 同轴ZnO/Ag₂O纳米纤维具有壳核类似结构(ZnO为壳, Ag₂O为核), Ag₂O与ZnO形成的异质结和杂质能级降低了ZnO的带隙能, 提高了对可见光的利用率. 在可见光下, 与纯ZnO相比, ZnO/Ag₂O具有很强的光电催化能力, 并且Ag₂O的量对同轴纤维光电催化活性影响很大, 在同样光电催化条件下, ZnO/Ag₂O-7同轴纳米纤维的光电催化效果最好, 亚甲基蓝降解率达93%, 动力学常数最大为1.13×10 ^-2 min ^-1.     

锂离子电池MnO/TiN负极研究

以乙酸锰和钛酸四丁酯为原料,柠檬酸为络合剂,采用溶胶-凝胶法制备钛酸锰（MnTiO3）粉体,而后将其粉体高温氨气氮化,可得到MnO/TiN复合材料. 使用X射线衍射（XRD）、X射线能量色散谱（EDS）和场发射扫描电子显微镜（FESEM）表征材料的物相结构与组分、观察其形貌. 采用循环伏安、恒流充放电和电化学阻抗方法测试电极电化学性能. 结果表明,MnO/TiN电极在100 mA?g-1和1 A?g-1倍率放电下,比容量分别为394 mAh?g-1和146 mAh?g-1,均高于单纯MnO电极比容量和倍率性能,这归因于复合材料中的TiN提供了导电网络,并有效地抑制了电极在充放电过程中的体积膨胀效应.     

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.     

Mn3O4多面体纳米晶体的制备及其电化学性能

通过对未加添加剂的醋酸锰-乙醇体系的一种简易的水基热解过程,制备了Mn3O4多面体纳米晶体。借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱法(FTIR)、拉曼光谱和X-射线光电子能谱(XPS)等对Mn3O4的结构和形貌进行了表征。提出了Mn3O4多面体纳米晶体的形成机理。循环伏安法(CV)测试结果表明,所制得的Mn3O4电极呈现良好的赝电容性能。在扫描速率为5 mV.s-1时,得到了Mn3O4的最大比电容值173 F.g-1。     

Cu/MoS2的熔盐电解法制备及其在碱性条件下析氢反应性能的提高

通过熔盐电解法并掺杂过渡金属Cu制备2种不同纳米结构的Cu/MoS_2。采用涂敷法制备工作电极,通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、能量散射X射线谱(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)、选区电子衍射(SAED)以及各种电化学手段验证了其结构和性能。结果表明,纳米片状Cu/MoS_2在碱性溶液(1 mol·L~(-1)KOH)中表现出优异的析氢催化性能:在电流密度为10 mA·cm~(-2)时过电位为199.6 mV,Tafel斜率为59 mV·dec~(-1),双电层电容为26.1 mF·cm~(-2),等效电荷转移电阻为12.4Ω,具有较为良好的电化学耐久性和稳定性。     

掺铋α-MnO_2纳米棒的合成及超电容性能

采用水热法合成了掺铋α-MnO_2纳米棒,通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、循环伏安(CV)、恒电流充放电和电化学阻抗谱(EIS)等手段对材料的结构及电化学性能进行了表征.结果表明,铋以Bi~(3+)形式掺杂于α-MnO_2的晶格之中;掺铋α-MnO_2纳米棒的电化学性能比未掺铋α-MnO_2有明显改善,在1 A/g的电流密度下,比电容(265 F/g)比同条件合成的未掺铋α-MnO_2(129 F/g)提高约1.05倍,1 A/g电流密度下循环2000周后容量保持率为95%.     

仿生分级结构NiO纳米线/纳米纤维的可控制备及光催化性能

采用静电纺丝技术和"自下而上"的溶液相自组装技术, 制备了具有仿生主次分级结构的三维NiO纳米线/纳米纤维. 采用扫描电子显微镜(SEM)、 X射线衍射仪(XRD)和比表面积分析仪分别对其形貌、 晶型和孔结构进行了表征. 以水体中的有色染料亚甲基蓝为模型污染物, 研究了分级结构NiO纳米线/纳米纤维的光催化性能. 结果表明, 在180 min内, 以分级结构NiO为催化剂时, 亚甲基蓝的降解率达到了97%, 分别是以纳米纤维和纳米粒子为催化剂时的1.24倍和2.16倍.     

YF3包覆Li(Li0.22Ni0.17Mn0.61)O2正极材料的性能

富锂层状氧化物作为锂离子电池正极材料具有高比容量优势.采用草酸盐共沉淀法制备Li(Li0.22Ni0.17Mn0.61)O2,并用YF3包覆电极.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱分析(EDS)表征材料结构、观察材料形貌.结果表明,材料颗粒尺寸在100～200 nm范围,YF3包覆不会改变材料结构和形貌.电化学恒流充放电测试表明,YF3包覆Li(Li0.22Ni0.17Mn0.61)O2电极的比容量,尤其倍率比容量明显提高.60 mA·g-1电流密度下包覆电极材料30周循环后其比容量保持在220 mAh·g-1以上,1500 mA·g-1电流密度下其比容量仍可达150 mAh·g-1.电化学阻抗谱(EIS)测试结果表明,YF3包覆电极电荷转移电阻和扩散阻抗均明显降低,有利于电化学性能改善.     

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%.     

热处理对线团状二氧化锰结构及其电化学性质的影响

以氯化锰与高锰酸钾为原料, 在低浓度下大数量合成由无数片状纳米层组成的线团状二氧化锰粒子. 采用X衍射, 扫描电镜, 液氮等温吸附脱附、循环伏安、交流阻抗及恒流充放电等方法研究了温度对产物结构及电化学性质的影响. 结果表明处理温度升高, 微孔减少, 比表面积减小, 孔径变大, 在300 ℃以下二氧化锰粒子的结构保持无定型结构. 交流阻抗测试显示随着处理温度的升高, 样品的法拉第电荷传递能力和离子在电解液与活性材料界面的扩散能力均得到提高. 比电容测试显示在200 ℃处理的二氧化锰具有最高的比电容, 以1 mol·L^-1 Na₂SO₄为工作介质, 扫速为2 mV·s^-1时, 其比电容是210.6 F·g^-1. 该研究表明: 材料的电化学性质可以通过热处理进行调整, 适当的热处理能提高该材料作为超级电容器活性材料的性质.     

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。     

聚乙撑二氧噻吩/二氧化锰纳米复合物的界面聚合制备及其电化学性能

采用界面聚合法制备聚3,4-乙撑二氧噻吩/二氧化锰(PEDOT/MnO2)纳米复合物. 通过红外(IR)光谱、X射线衍射(XRD)、BET比表面积、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对样品进行表征. 结果表明, 产物是具有丰富的多孔孔道结构的无定型纳米材料, 孔径主要分布在5-25 nm范围内, 比表面积可达98 m2·g-1. 同时用循环伏安(CV)、恒流充放电和交流阻抗(EIS)等电化学测试表明, 在0.5 mol·L-1 Na2SO4溶液中, -0.2 - 0.8 V(vs SCE)的电化学窗口下, PEDOT/MnO2纳米复合物显示出良好的电化学性能, 当电流密度为0.5 A·g-1时, 所制备的PEDOT/MnO2单电极比容量达196.3 F·g-1, 500次循环后样品放电比容量保持90%左右.     

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.     

碳气凝胶的孔结构及其对电化学超级电容器性能的影响

通过改变碳气凝胶的溶胶-凝胶制备条件和炭化活化工艺,实现了对碳气凝胶纳米孔洞结构的控制.采用扫描电子显微镜(SEM)和氮气等温气体吸附法对碳气凝胶和KOH活化碳气凝胶的形貌和孔结构进行了表征和分析,并且使用循环伏安法(CV),恒流充放电,电化学阻抗谱(EIS)等检测技术评价了电化学性能.结果表明:发达的三维纳米网络结构与合理的孔径分布是影响碳气凝胶电化学超级电容器性能的关键因素.经适度活化后的碳气凝胶材料含有丰富的介孔,比表面积可达1480m2·g-1.在6mo·lL-1的KOH溶液中,在100mV·s-1的扫描速率下其比电容量高达216F·g-1.通过拟合发现,碳气凝胶类材料的大孔和介孔拥有更高的单位面积比电容量.     

马铃薯淀粉基微孔炭微球的制备及其电化学性能

以存在广泛的生物质原料马铃薯淀粉为前驱体, 通过磷酸对淀粉分解的促进作用和KOH活化法制备微孔炭微球材料. 采用77 K条件下的N₂吸附、扫描电子显微镜(SEM)分别对所得样品的孔隙结构、形貌特征进行表征. 采用傅里叶变换红外(FT-IR)光谱对磷酸促进淀粉分解的机理进行研究. 在6 mol·L^-1 KOH 电解质溶液中的电化学测试表明了所得微孔炭微球材料的优异电容特性. 在50 mA·g^-1的电流密度下, 电容量为363.6 F·g^-1. 此外, 该材料表现出了优异的倍率性能, 在扫描速率为300 mV·s^-1的条件下, 所得循环伏安(CV)曲线仍能保持良好的矩形形状. 电化学测试结果表明, 马铃薯淀粉基微孔炭微球材料在高性能电化学电容器的电极材料领域具有广阔的应用前景.     

双峰孔分布薄壁中孔碳的便捷制备

以廉价的γ-氧化铝为模板制备薄壁中孔碳材料,且可在制备过程中方便地对碳材料的孔结构、微孔率等参数进行调控.以原位聚合的酚醛树脂为碳源取代蔗糖,简化了制备流程.制得的碳材料不仅可以较好地复制氧化铝模板的孔结构,且比表面积比以蔗糖为碳源的样品显著提高.在此基础上,选用模板堆积孔径与模板自身直径差异较大的长棒状氧化铝为模板,成功地以一种模板、经过一次聚合-碳化过程制备出了具有双峰孔分布(PSD)结构的薄壁碳材料,两个峰分别位于4 nm附近的较小中孔区和13 nm附近的较大中孔区.此外,所得碳材料的比表面积(>1800 m2·g-1)和孔容(>4.5 cm3·g-1)均很高,而微孔率却较低,具有优异的中孔特性.将所得碳材料用作电化学电容器的电极,电容可达200 F·g-1,且当电流密度从0.1 A·g-1升至1.0 A·g-1时,比电容仅衰减10%,表现出良好的电容性能.     

Enhancement of the electrocapacitive performance of manganese dioxide by introducing a microporous carbon spheres network

An amorphous MnO(2)·nH(2)O/microporous carbon spheres (α-MnO(2)·nH(2)O/MCS) composite electrode material is prepared by a chemical co-precipitation method. It is observed that the amorphous MnO(2) particles are deposited on the surface of the MCS, which form a network with a uniquely developed three-dimensional open porous system containing macropores, mesopores and micropores. The electrochemical measurements reveal that the composite electrode material presents a much more stable and reversible capacitance behavior compared to the pure α-MnO(2)·nH(2)O in 1 M of Na(2)SO(4) electrolyte. The composite containing 25 wt% MCS exhibits optimal specific capacitance of 218.2 F g(-1) at 2 mV s(-1), and is still as high as 112.4 F g(-1) at 100 mV s(-1), while a drastic reduction from 197.0 F g(-1) at 2 mV s(-1) to only 40.7 F g(-1) at 100 mV s(-1) occurs for the pure α-MnO(2)·nH(2)O. The composite also shows a rather high electrode-specific capacitance of 3.13 F cm(-2) and a long cycle life. The remarkable enhancement in the electrochemical performance is mainly attributed to the microporous structure of the MCS contributing to the deposition of MnO(2) particles on the surface of the MCS, and the uniquely developed porous network of the composite facilitating the rapid transport of the electrolyte. These factors result in the high electrochemical utilization of MnO(2), a great reduction of the equivalent series resistance, and hence the relatively high and stable electrochemical behavior.