空心海胆状二氧化锰的制备及其在超级电容器中的应用

采用简单的一步水热法制备了空心海胆状二氧化锰,无需任何模板剂和表面活性剂。该材料具有3D的纳米结构,结构稳定,并由单个的二氧化锰空心管自组装而成。该纳米材料的特殊结构为其提供了高的比电容。在1mol·L^-1硫酸钠电解液中,扫速为1mV·s^-1的条件下,该材料的比电容值为254.6F·g^-1。在电流密度为1.0A·g^-1的条件下,充放电循环1000次后比电容值仍保持为初始值的97.5%。表明该材料具有良好的电容性能和稳定性,其具备用作高性能超级电容器的电极材料的潜能。     

空心海胆状二氧化锰的制备及其在超级电容器中的应用

采用简单的一步水热法制备了空心海胆状二氧化锰,无需任何模板剂和表面活性剂。该材料具有3D的纳米结构,结构稳定,并由单个的二氧化锰空心管自组装而成。该纳米材料的特殊结构为其提供了高的比电容。在1mol·L-1硫酸钠电解液中,扫速为1mV·s-1的条件下,该材料的比电容值为254.6F·g-1。在电流密度为1.0A·g-1的条件下,充放电循环1000次后比电容值仍保持为初始值的97.5%。表明该材料具有良好的电容性能和稳定性,其具备用作高性能超级电容器的电极材料的潜能。     

超级电容器用纳米二氧化锰的合成及其电化学性能

应用低温固相法和化学沉淀法制备4种用于电化学电容器的纳米级二氧化锰.由XRD、SEM和循环伏安等表征和测试其物化性能及电容特性.结果表明,该二氧化锰材料的颗粒尺寸约几十nm,在0.1 A.g-1电流密度下放电时产物的比电容最高,可达149F.g-1,二氧化锰的大倍率放电性能与其结构特征直接相关,材料的晶体结构越完整其大倍率放电性能越好.     

二氧化锰氧化制备聚苯胺及其超级电容性能

以二氧化锰为氧化剂在酸水体系中化学氧化制备了聚苯胺(PANI),考察了聚合条件对产率的影响。采用红外光谱、扫描电镜等手段对PANI的结构与形貌进行了表征,采用电化学工作站对其电化学电容性能进行了测试。结果表明:PANI产率随着体系中氧化剂用量的增加、苯胺用量的减少、反应温度的降低和反应时间的延长而增加,制备的聚苯胺主要是翡翠亚胺型聚苯胺,并以颗粒形式存在,大小在100 nm左右,局部有团聚现象,颗粒间堆积蓬松;该聚苯胺作为超级电容器活性电极材料,具有较好的电化学电容性能,最高比电容达到178 F/g。     

炭载二氧化锰的制备和锂离子超级电容器性能的研究

制备了炭气凝胶载二氧化锰(AG-MnO₂)复合材料, 材料物理化学表征表明, 在炭气凝胶表面和微孔内沉积二氧化锰, 改善了炭气凝胶的电化学性能. 以炭二氧化锰复合材料为负极, LiMn₂O₄为正极, 设计出一种新型的高能量密度混合电容器, 并研究了负极工作电位范围对电容器性能的影响. 研究结果表明, 引入高容量的AG-MnO₂复合材料, 并通过扩大负极工作电位区间, 可设计出能量密度高达92 Wh•kg^－1(基于正负极活性质量)的混合电容器, 为炭对称电容器的5倍. 这种混合电容器经过1000次循环, 容量仍然保持在80%以上.     

Sn掺杂二氧化锰超级电容器电极材料

用化学液相法制备了超级电容器用的Sn掺杂二氧化锰电极材料. 采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)光谱对电极材料的形貌和物相进行表征. 结果表明, 所得样品由直径约10 nm, 长约100 nm的棒状物粘结成200-500 nm的球状物, 晶型为δ-MnO2. 循环伏安、电化学交流阻抗和恒流充放电测试表明, 化学掺杂的比例对材料的电化学性能有较大的影响. 当Mn:Sn的摩尔比为50:1时, 电极材料的比电容达到293 F·g-1, 比未掺杂的提高了64.6%. 600次充放电循环后, 比电容稳定在275 F·g-1, 表现出良好的容量保持能力.     

MnO2电沉积直立碳纳米管制备超级电容器的研究

以直立碳纳米管为基底,以pH=6.0的0.1mol/L Na2SO4 为底液,采用电化学沉积法在0.2 mol/L Mn(CH3COO)2溶液中制备了直立碳纳米管与二氧化锰复合材料。SEM测试结果表明复合材料表面呈现多孔状结构。通过循环伏安,恒流充放电,交流阻抗等电化学方法对复合材料修饰电极进行电容性质测试。实验结果表明,在1mol/L KCl 溶液中,0-0.6V(vs. 银/氯化银参比)电位窗口内此复合材料表现出优良的超电容性能。直立碳纳米管电极的比电容为16 F/g,在碳纳米管表面沉积上二氧化锰修饰层后,此复合材料电极的比电容增大至330 F/g,比电容量大幅提升近20倍。同时扫描200圈后,直立碳纳米管与二氧化锰复合材料的循环伏安曲线变化很小,说明其具有相当好的循环寿命和电容稳定性能。     

碳化法国梧桐絮制备碳微米管及作为超级电容器电极的研究

利用法国梧桐絮(花粉)的管状结构,通过简单的碳化处理制备了碳微米管。并用扫描电子显微镜、X-射线衍射光谱仪、拉曼光谱仪和X射线光电子能谱仪对碳微米管进行了详细分析。碳微米管的外径为20~30μm,壁厚约为1μm。其内外壁存在着许多微孔和介孔,BET比表面积为265 m2.g-1。碳微米管具有典型的电化学双电层电容性能,表现出优异的稳定性,展示了在超级电容器方面的应用潜力。     

二氧化锰与二维材料复合应用于超级电容器

现如今世界正面临着与能源相关的一系列问题与挑战,科学家们致力于研究绿色高性能的能量存储器件以适应当前乃至以后长久可持续创新发展的需要。超级电容器作为一种新型的绿色能源储存装置,具有功率密度大、理论比电容高、充放电速度快、循环寿命长、安全性高、环境友好且经济等优点,为人类解决能源危机提出了可能。电极材料是影响超级电容器性能的重要因素。近些年,由于二氧化锰基超级电容器具有理论比电容高、化学稳定性好、环境友好等特点被广泛研究。同时多种二维材料也继石墨烯后被相继用作超级电容器电极材料,具有二维结构特征材料在提高双电层电容器的能量密度、改善赝电容电容器方面发挥着重要作用。实现高比电容和高倍率性能,将二氧化锰与二维材料复合将不失为一个有前景的选择。本文系统介绍了以石墨烯为代表的各类二维材料与二氧化锰复合物在超级电容器中的应用研究,并聚焦于这些二维材料与二氧化锰复合后所展现的优异电化学性能。     

直立碳纳米管超级电容器的研究

在石英玻璃基底上,以酞菁裂解法低压气相沉积制备大面积管径均匀、长度一致的直立碳纳米管.分别应用电解质溶液浸润、酸处理和循环伏安扫描等3种不同方法纯化活化该直立碳纳米管,并以活化后的碳纳米管作为原型超级电容器的电极.循环伏安扫描和交流阻抗测试表明,CV曲线呈近似矩形,交流阻抗最大相位角超过80°,该直立碳纳米管的比电容为16~32F/g,乃超级电容器理想的电极材料.     

三维碳微米管/碳纳米管复合结构的制备及在超级电容器中的应用

利用天然生物质杨絮特殊的管状结构通过简单的高温碳化法制备出碳微米管(CMTs). 将所得到的碳微米管作为基底, 采用化学气相沉积法制备出三维结构的碳微米管/碳纳米管(CNTs)复合材料. 利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)光谱仪、拉曼光谱仪对其进行了详细分析. 通过两电极测试体系对其超级电容性能进行测试, 碳微米管/碳纳米管复合电极在1 mol·L^-1Li₂SO₄电解液中的比电容值可达77 F·g^-1, 远大于碳微米管的比电容值(23 F·g^-1).     

四种晶型MnO2超级电容器电极材料的电化学性能研究

用尽量简便的方法制备出δ、α、β及γ型4种MnO₂粉末. 通过X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FSEM）、热重分析（TGA）与比表面积测试（BET）等方法对样品粉末性质进行分析,并对4种不同粉末制成的电极进行循环伏安、恒流充放电及稳定性测试. 结果表明,4种MnO₂都具有良好的电容特性,其中α-MnO₂具有最高的比表面积与孔隙率,故其电极比容量最高,但其大电流放电时的倍率特性较差. 其余3种MnO₂比表面积相当,而β-MnO₂虽然比容量较低,但其简单的孔隙结构使其拥有最好的倍率特性与稳定性.     

镧掺杂的二氧化锰/碳纳米管电化学超级电容器复合电极

尽管在二氧化锰/多壁碳纳米管（MnO₂/MWCNTs）上获得了较高的比电容,低电导率仍是制约MnO₂担载量或膜厚度提高的主要障碍.另一个问题是MnO₂/MWCNTs的循环稳定性远低于活性炭.所以截止到目前这一新型材料的应用仍然受到很大的限制.本文采用原位还原的方法制备镧掺杂二氧化锰/多壁碳纳米管电化学超级电容器复合电极材料.分别通过透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外（FTIR）光谱等技术对这些复合材料的形貌与结构进行了分析.采用循环伏安法、恒电流充放电法和交流阻抗法对其进行了电化学性能的研究.研究结果表明,通过还原MnO₄^-可以在MWCNTs上形成La掺杂MnO₂复合材料.La掺杂降低了复合电极的电阻,这是因为La的引入可以增大MnO₂的晶格缺陷,从而提高材料的电导率以及电极的电化学性能.因此La掺杂是克服MnO₂本征导电性差的有效途径之一.掺杂La可以在不增大电极电阻的情况下提高MnO₂的担载量或膜厚度.La掺杂的更重要的作用是使以MnO₂/MWCNTs作电极的对称电化学超级电容器的循环性能得到显著改善.此外,La掺杂也使复合电极的比电容得到一定程度的提高.     

无模板剂合成用于超级电容器的二氧化锰/石墨烯复合材料

以尿素、四水合氯化锰和氧化石墨烯为原料,采用水热法并通过热分解制备了一种具有石墨烯包覆结构的石墨烯-二氧化锰复合材料,利用扫描电子显微镜、X射线衍射、比表面积（BET）、拉曼光谱和热失重等技术对其形貌、晶体结构及表面结构进行了表征;在三电极条件下利用循环伏安法、恒流充放电法和交流阻抗法测试了材料的电化学性能,并考察了不同石墨烯含量对材料比电容的影响. 结果表明,在不添加模板剂的条件下制备的复合材料中二氧化锰是具有介孔结构的α-MnO₂,当复合15%（质量分数）的石墨烯后材料的比表面积从109 m²·g^-1提高到168 m²·g^-1. 复合材料具有更好的电化学性能,在0.2 A·g^-1电流密度下复合材料的比电容达到最大值（454 F·g^-1）,远高于纯二氧化锰的值（294 F·g^-1）. 在2 A·g^-1的电流密度下恒流充放电2000 次后复合材料的比电容保持率为92%.     

聚吡咯/海藻酸钠纳米球的制备及其应用于高性能超级电容器

用海藻酸钠作为结构导向剂,通过原位氧化聚合吡咯法制备了聚吡咯/海藻酸钠(PPy/SA)纳米球.聚吡咯/海藻酸钠纳米球的形貌和结构通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外(FTIR)光谱进行表征.材料的电化学性能通过循环伏安法和恒电流充放电方法进行测试.电化学测试表明,聚吡咯/海藻酸钠纳米球在1 mol L-1KCl电解液中,电流密度为1 A g-1时其比电容高达347 F g-1.与纯聚吡咯相比较,聚吡咯/海藻酸钠纳米球具有更优异的循环稳定性能.     

超级电容器纳米氧化锰电极材料的合成与表征

以聚乙二醇为分散剂,利用高锰酸钾和醋酸锰溶液之间的化学共沉淀法制备纳米水合氧化锰.借助SEM,TEM,FT-IR,XRD和BET分析手段对样品结构及性能进行表征.研究结果表明,SEM和TEM显示所得粉体为纳米粉体,粒径大约为10～30nm左右,XRD分析表明该粉体为无定型a-MnO₂·nH₂O,FT-IR分析表明获得的粉体为水合物,BET测试比表面积达160.7m²/g.以氧化锰为研究电极,饱和甘汞电极(SCE)为参比电极,铂片为辅助电极的三电极体系中,以1 mol/L的Na₂SO₄溶液为电解液,通过循环伏安法研究其电化学行为.实验结果表明,纳米氧化锰是理想的超级电容器电极材料,在电位窗口为-0.2～0.9V(vs.SCE)范围内,扫描速度为4mV/s,其比电容达到203.4 F/g.     

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。