MnO2/NiCo2O4复合材料的控制合成及其电化学性能研究

采用两步合成法制备了MnO_2/NiCo_2O_4核壳结构纳米棒,使用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射和电化学工作站研究了其形貌特征和电化学性能。研究结果表明,在α-MnO_2纳米棒上生长了均匀的NiCo_2O_4纳米片,这种核壳结构纳米棒所制备的电极在充放电电流密度为0.5A/g时比电容达到了434F/g,明显比纯α-MnO_2的比电容(256F/g)高,循环测试2 000次后,比电容保留量为91.8%,表现出了优秀的电化学性能,具有广阔的应用前景。     

NiCoTe2电极材料制备及其电化学性能研究

采用二次水热合成方法,以硝酸钴、硝酸镍、氟化铵,尿素为原材料,二氧化碲为碲源,泡沫镍为基底制备NiCoTe₂电极材料。利用XRD、SEM分别对材料结构和形貌进行了表征,并使用循环伏安测试、恒流充放电测试和交流阻抗测试进行了材料的电化学性能研究。结果表明,随着水热温度的增加,电极材料的纳米针/棒状形貌直径变大,并且有纳米颗粒附着表面,增加了电极材料与电解液接触的表面积和活性位点的暴露;当水热温度为140℃时制备的材料电化学性能最佳,电极材料内阻为0.63Ω,当电流密度为1 A/g时,质量比电容可达到781.5 F/g。     

纳米MnO_2/膨胀石墨复合材料的制备及其电化学性能

采用水热法原位合成二氧化锰(MnO_2)/膨胀石墨(EG)复合材料,利用扫描电子显微镜(SEM)、x-射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TGA)对材料进行表征,并将所制MnO_2/EG复合材料(MEG)作为超级电容器电极,采用循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗谱等方法进行电化学性能测试。结果表明,纳米MnO_2沉积填充在EG中,提高了材料导电性和稳定性;与纯MnO_2相比,复合材料不但具有较高的倍率性能,而且在1 000次循环后电容保持率高达100%。     

二氧化锰—石墨烯复合电极材料的制备与表征

利用水热法制备MnO_2和MnO_2-石墨烯(GNs)复合材料,并分别作为锂离子电池的负极材料,进行XRD、SEM、恒电流充放电(GC)、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)等测试。结果表明,制备的MnO_2为β-MnO_2,长度为1~2μm,宽度小于200 nm的纳米棒。β-MnO_2-GNs复合材料在0.1 C的电流密度下循环60次的放电比容量为659.8 m A·h/g,放电容量保持率为46.4%,在5C电流密度下,放电比容量保持在418 m A·h/g。     

二次水热法制备Co_3O_4@MnO_2复合材料及其电化学性能研究

在泡沫镍基底上,以氯化钴(CoCl_2·6H_2O,分析纯)和尿素为原料,利用二次水热法制备了Co_3O_4@MnO_2复合材料。通过X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)分别对样品的结构和形貌进行表征,并使用循环伏安法(CV)、恒流充放电测试(GCD)和交流阻抗测试(EIS)研究了样品的电化学性能。实验结果表明,随着水热温度的增加,复合材料结构由纳米片状向纳米团状转变;充放电测试中,将不同水热温度下制备的Co_3O_4@MnO_2复合材料的电容量进行对比,水热温度160℃,电流密度为0.3A g-1反应条件下制备的电极材料比电容为2747.3 F g-1,比电容最大,电化学性能优异。     

AC/MnO2/CNTs三元电极材料的制备及其电化学性能研究

以硫酸锰(MnSO_4)和高锰酸钾(KMnO_4)为反应物,以碳纳米管(CNTs)为载体,通过液相合成法制备纳米MnO_2/CNTs复合材料,将其按一定比例与活性炭均匀复合制备AC/MnO_2/CNTs三元复合电极并组装成电容器。采用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对复合材料成分、晶型、形貌进行表征,并通过恒流充放电、循环伏安和交流阻抗测试研究AC/MnO_2/CNTs复合电容器电化学性能。结果表明:复合电容器在1mol/L(NH_4)_2SO_4电解液中具有良好的充放电可逆性,其比电容随MnO_2含量增加呈现先增大后减小的趋势,当MnO_2/CNTs含量为30%时,电容值达到最高,为528F/g。     

不同晶型二氧化锰的制备、表征及甲醛降解性能研究

目的:通过制备四种不同晶型的二氧化锰,对其结构进行了详尽表征,并对其低浓度甲醛降解性能进行探索。方法:采用KMnO_4、NH_4Cl、MnSO_4·H_2O、(NH_4)_2S_2O_8为原料合成了四种不同晶型的二氧化锰,通过X射线衍射(XRD)、红外光谱、氮气吸脱附、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)等对材料进行表征。将四种催化剂应用于低浓度甲醛降解测试。结果:制备得四种晶型的二氧化锰,XRD结果表明分别为α-MnO_2、β-MnO_2、γ-MnO_2和δ-MnO_2;氮气吸脱附结果表明δ-MnO_2的比表面积最大,β-MnO_2的比表面积最小;XPS结果δ-MnO_2的表面氧与氧缺陷占比最高、Mn的平均价态最高;TEM结果表明α-、δ-MnO_2具有明显的层状结构,其余晶型为棒状。结论:制备得四种晶型的二氧化锰,对甲醛降解最高的是δ-MnO_2,6 h后可达80%,说明δ-MnO_2具有较好的催化降解效果。     

锂空气电池α-MnO2纳米线催化剂的合成及表征

锂空气电池具有与汽油相当的理论能量密度,成为电动汽车最具潜力的动力源。通过水热法制备了锂空气电池的空气电极催化剂α-MnO_2纳米线。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜等仪器对催化剂的结构与表面形貌进行了表征。通过充放电测试和循环伏安测试,研究并比较了α-MnO_2、商业二氧化锰和导电炭黑(Super P)电化学性能的区别。测试结果表明,以α-MnO_2作为催化剂的锂空气电池首次放电比容量可达10163.2mAh/g,首次充放电库伦效率为87.6%,可稳定循环超过15次,具有良好的电化学性能。     

纳米α-MnO_2的固相制备及电化学性能

用KMnO4和醋酸锰为原料,在室温下固相反应经过热处理和酸处理制备纳米-αMnO2,采用X射线衍射技术和扫描电子显微镜(SEM)分析了MnO2的结晶结构及表面形态;通过循环伏安法、恒流充放电和交流阻抗测试研究了样品的电化学行为。合成的α-MnO2在1.0mol/L Na2SO4电解液中,-0.1~0.8V(vs.SCE)范围内,电流密度为300mA/g,3mV/s的扫描速度下的比电容可达222.7F/g,经1000次循环后,容量保持85%以上,有着较好的循环性能和电容稳定性。     

β-MnO_2纳米棒自组装花球的制备及催化性能研究

以高锰酸钾为锰源,利用水热合成法在氢氟酸(HF)溶液中制备了β-MnO_2纳米棒自组装花球。系统研究了HF用量、水热反应温度及反应时间对产物结构和形貌的影响。通过X射线衍射(XRD)、环境扫描电镜(SEM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等测试技术对所得产物进行了分析和表征。控制HF用量为2mL,150℃水热反应24h得到了纳米棒自组装而成的β-MnO_2花球,大小分布均匀,尺寸约为7μm。所得产物在降解亚甲基蓝溶液的过程中表现出优越的催化特性。     

组合法制备MnO_2/活性碳复合电极材料及其电化学性能研究

在不同温度的反应釜中使KMnO_4与MnCl_2进行反应并掺杂活性碳,然后组合球磨工艺制备了超级电容器复合电极材料。XRD揭示MnO_2/活性碳复合物低于140℃烧结5h为水合非晶态,而165℃烧结时,开始呈现弱的衍射峰。通过SEM分析得出电活性复合物形貌呈现为细小环绕微纳米晶须球状。采用循环伏安、怛流充放电及阻抗谱测试MnO_2/活性碳复合电极的电化学性能。当扫描速率为10 mV/s时,MnO_2/活性碳复合电极的比电容值达365F/g且等效串联电阻值仅为1.32Ω。经3 000次循环后复合电极的比电容值仅下降约6%。     

木质素基模板炭的制备及电化学性能

以造纸黑液碱木质素为碳前驱体、硅藻土为模板,采用高温烧结和水热活化制备有序排列的硅藻土模板炭.利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(RS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等对其进行分析与表征,并通过测试恒电流充放电、循环伏安法、交流阻抗、循环寿命等来研究其电化学性能.结果表明:所制备的模板炭生长在硅藻土的孔隙中,呈现出中空管状结构.当木质素/硅藻土质量比为1:1,将其于900℃烧结2 h后,再通过180℃水热反应活化10 h,制备的模板炭电极材料具有较好的电化学性能.在电流密度为0.5 A/g时,该材料的质量比电容可达207.65 F/g;而在电流密度为2 A/g时,经过5000次循环充放电后,其比电容保持率仍达到95.4％,这表明所制备的木质素基模板炭材料具有良好的电化学性能.     

δ-MnO2纳米片的制备、表征及电化学性能

分别采用醋酸锰和乙醇还原高锰酸钾,制备2种超薄δ-MnO_2纳米片电极材料(δ-MnO_2-A与δ-MnO_2-B)。通过XRD、XPS、SEM/TEM、比表面积分析等手段研究材料的晶体结构、化学成分、微观形貌和孔径分布特征。电化学性能测试表明:2种材料具有相似的比电容和倍率性能。但是相比于δ-MnO_2-A,电极材料δ-MnO_2-B具有更高的钾含量和锰空位含量,片层状结构更加清晰、稳定,因而充放电循环稳定性更好。在0.5mol/L Na_2SO_4电解液中,1mV·s^-1扫描速率下δ-MnO_2电极材料的比电容可达227F·g^-1。100mV·s^-1扫描速率、5000次循环后,电容保持率为87.6%。     

聚苯胺/VS_2纳米复合材料的制备及其在超级电容器上的应用研究

以苯胺为原料采用原位合成法制备了聚苯胺/二硫化钒(PANI/VS_2)纳米复合材料。运用X射线衍射(XRD)分析技术和电子扫描显微镜(SEM)研究PANI/VS_2纳米复合材料的结构特征,采用循环伏安法、恒电流充电/放电和交流阻抗技术手段对其电化学性能进行测试。得到的复合材料最大比电容可达到2077F/g(电流密度为1A/g),远大于PANI和VS_2单组分的比电容,在电流密度为5A/g时循环500次,比电容保持率为96%。     

管状MnO2氧化制备聚苯胺纳米管及其超级电容性能

以管状二氧化锰(MnO2)为氧化剂和模板剂在酸水体系中化学氧化制备了聚苯胺(PANI)纳米管。采用能谱仪、扫描电镜、透射电镜、红外光谱、循环伏安、恒流充放电及交流阻抗谱等测试手段对其结构和电化学性能进行测试;研究不同苯胺单体(ANI)的用量对PANI结构和电化学性能的影响。结果表明,制备的聚苯胺为内径约90nm,外径约350nm,长约2μm的纳米管;在 m(MnO2)∶m(ANI)=9∶25时,合成的PANI管状结构比较丰富,在1mol/L H2SO4电解液中比电容达到473F/g。     

管状MnO2氧化制备聚苯胺纳米管及其超级电容性能

以管状二氧化锰(MnO2)为氧化剂和模板剂在酸水体系中化学氧化制备了聚苯胺(PANI)纳米管。采用能谱仪、扫描电镜、透射电镜、红外光谱、循环伏安、恒流充放电及交流阻抗谱等测试手段对其结构和电化学性能进行测试;研究不同苯胺单体(ANI)的用量对PANI结构和电化学性能的影响。结果表明,制备的聚苯胺为内径约90nm,外径约350nm,长约2μm的纳米管;在m(MnO2)∶m(ANI)=9∶25时,合成的PANI管状结构比较丰富,在1mol/L H2SO4电解液中比电容达到473F/g。     

原位电化学沉积氧化锰及其电化学性能研究

在1M H2SO4溶液中0~2.0V(vs.SCE)电位范围内对碳纸进行循环伏安扫描(CV),得到带有活性位点的功能化碳纸基底,通过循环伏安扫描和恒电流充放电(CP)检测,表明功能化碳纸的电化学活性有了明显提高。以氧化锰(MnO_2)超级电容器电极材料为研究背景,在功能化碳纸表面进行原位电化学制备MnO_2。分别在0.05mol/L、0.10mol/L、0.15mol/L、0.2mol/L、0.25mol/L浓度乙酸锰溶液中制备的0.05M-MnO_2、0.1M-MnO_2、0.15M-MnO_2、0.2M-MnO_2、0.25M-MnO_2电极,通过FT-IR和XRD对MnO_2的结构进行表征,在547.21cm-1处为Mn-O键的吸收峰。在1 637.61cm-1处的吸收峰是以物理吸附水的形式存在于材料中的-OH,在1 421.46cm-1处的吸收峰是以化学吸附水的形式存在于材料中的-OH,说明制得的为MnO_2·nH2O。XRD结果表明,该方法制备的MnO_2为结晶化程度较小的无定型结构。扫面电镜图片显示0.05M-MnO_2电极具有较大的比表面积,比表面积大的结构有利于电解液的储存,从而有效提高了电极材料的储能性能。在0.5 mol/L Na2SO4溶液中进行CV扫描测试、交流阻抗测试(EIS)和CP测试,0.05M-MnO_2电化学活性最强,表现出了最好的电容性能,比电容可达到575F/g。     

MnO_2包覆尖晶石型LiMn_2O_4的改性研究

使用MnO_2对尖晶石型LiMn_2O_4材料进行了包覆改性研究,以简单的工艺流程合成了MnO_2包覆的LiMn_2O_4材料,具有一定的商业价值,此外对合成的材料进行了XRD、SEM以及电化学性能测试,结果表明MnO_2的包覆能够很好地抑制尖晶石型LiMn_2O_4材料在充放电过程中由于因Mn溶解所造成的容量衰减问题,同时高温下(55℃)在50个循环后,其容量保持率达到了94.2%,循环性能优异,此外对其进行了EIS测试,结果显示MnO_2的包覆能够有效地降低材料的电荷转移阻抗.     

纳米棒状Ag3PO4/TiO2异质结复合材料的可见光催化性能

采用水热法制备了一维棒状TiO_2纳米材料,再通过原位生长法合成了棒状纳米Ag_3PO_4/TiO_2复合材料,制备了不同摩尔量的纳米棒状Ag_3PO_4/TiO_2异质结复合材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、漫反射紫外-可见近红外光谱仪(UV-Vis-DRS)和电化学阻抗谱(EIS)对纳米棒状Ag_3PO_4/TiO_2异质结复合材料的晶体结构、形貌、光吸收特性和电子复合情况等进行了表征,并在可见光照射下研究了甲基橙和苯酚的光降解率。结果表明:制备的纳米棒状TiO_2具有更大的比表面积,为纳米Ag_3PO_4的负载提供更多的活性位点,提高了光利用效率;Ag_3PO_4/TiO_2复合材料有异质结的形成,其内建电场可有效提高电子-空穴对的分离效率,进而提高材料的光催化性能和稳定性。     

中空Cu_7S_4纳米立方的制备及其电化学电容性能

本文以化学沉淀法制备出立方体Cu_2O,以Cu_2O为模板用水热离子交换法制备出纳米Cu_7S_4。利用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Cu_7S_4进行测试,结果显示Cu_7S_4具有中空立方体结构,平均尺寸在550nm左右。使用三电极体系,采用循环伏安法、恒流充放电、电化学阻抗谱和循环稳定性分析研究了Cu_7S_4的电化学性能。测试结果表明,当电流密度为1A·g~(-1)时,Cu_7S_4的比电容为275F·g~(-1)。在电流密度为4A·g~(-1)时,Cu_7S_4循环1000次仍能保留94.8%的比电容,展示出良好的循环性能。