CoOOH/MnO_2/石墨烯复合材料的合成及其超级电容性能

以热剥离石墨烯为基底,通过一步水热法制备了CoOOH/MnO_2/石墨烯复合材料。采用XRD、SEM和TGA等技术对产品进行了表征。利用循环伏安法和恒电流充放电研究并比较了各单一材料与复合材料的电容性能。结果表明:CoOOH/MnO_2/石墨烯复合材料中石墨烯含量为65%时,比电容量最大高达509.00F/g。研究还发现复合材料具有相当好的循环稳定性能,循环1000次之后电容保持率高达84.45%,高于CoOOH/MnO_2纳米材料(63.95%)。     

聚氯乙烯/膨胀石墨导电复合材料的负温度系数效应

采用膨胀石墨(EG)对聚氯乙烯(PVC)进行改性研究,考察了EG含量和体系发泡与否对PVC/EG复合材料负温度系数(NTC)效应的影响。实验结果表明,PVC/EG复合材料的NTC效应随着EG含量的变化而变化,当EG含量低于渗流阈值(质量分数9%)时,复合材料的NTC效应灵敏度更高。在30~120℃的温度范围内,EG质量分数为4%时的未发泡和发泡PVC/EG复合材料的体积电阻率分别降低了3和4个数量级;相较未发泡的PVC/EG复合材料的NTC效应,发泡后的复合材料表现出更灵敏的NTC效应。PVC/EG复合材料在2个加热-冷却循环过程中表现出良好的NTC循环稳定性。并从材料内部结构观察分析了PVC/EG复合材料产生NTC效应的原因。     

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。     

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。     

MnO_2/煤基石墨烯纳米复合材料的制备及其电化学性能

以纯化的太西无烟煤粉为原料,采用催化石墨化及改良Hummers氧化技术制备煤基氧化石墨烯前驱体,将该前驱体与MnO_2进行原位复合并利用等离子体技术还原制备MnO_2/煤基石墨烯纳米复合材料。采用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜和透射电镜等技术对煤基石墨烯及其复合材料进行表征,采用循环伏安法及恒流充放电法测试MnO_2/煤基石墨烯纳米复合材料的电化学性能。结果表明,与煤基石墨烯相比,MnO_2/煤基石墨烯纳米复合材料的比电容有显著提升,在1A/g电流密度下可达281.8 F/g,是煤基石墨烯比电容的3.48倍。     

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.     

快离子导体La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3包覆LiMn_2O_4正极材料的结构和电化学性能

为进一步提高动力电池正极材料锰酸锂(LiMn_2O_4)的循环稳定性,通过溶胶-凝胶法用快离子导体La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3作为包覆材料对LiMn_2O_4进行表面修饰,探讨了不同包覆量对复合材料电化学性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)对样品的微观结构以及形貌进行表征。结果表明:La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3的包覆并没有改变LiMn_2O_4晶体结构及空间构型;相比纯的LiMn_2O_4样品,La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3包覆后的样品颗粒表面较为粗糙;涂层为薄膜状结构,均匀且完全包覆在LiMn_2O_4颗粒的表面。利用电化学测试方法测试其电化学性能,测试结果表明,当La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3包覆量为5%时,具有较好的电化学性能,首次放电比容量为127.4 m A·h/g(0.1 C),25℃循环400次后容量保持率为91.2%,55℃循环100次后容量保持率为91.1%;与未经表面修饰的样品相比,其首次放电比容量为119.1 m A·h/g(0.1 C),400次的容量保持率为61.9%,100次容量保持率为77.9%,La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3包覆后的样品的电化学性能尤其是循环性能得到明显的提高。     

纳米MnO2/MoS2复合材料的制备及其电化学性能

采用液相沉积法在二硫化钼(MoS_2)上负载二氧化锰(MnO_2)以获得更好的电化学性能,利用多技术表征了样品的物相和形貌,并利用低温氮吸附BET模型测试了样品的比表面积和孔容。结果表明,复合材料继承了MoS_2的球花状形貌,大量MnO_2纳米颗粒沉积在纳米MoS_2片层表面和充填于层间,增大了材料的比表面积和孔容。电化学测试表明:在1mol·L~(-1) Na_2SO_4电解液中,复合材料的比电容可达265.7F·g~(-1)(电流密度为0.3A·g~(-1)),界面转移电阻R_(ct)约为1.64Ω;经过1000次循环充放电,比电容保持率达92.3%,说明复合材料具有良好的电化学性能。     

导热增强型纳米/微米复合相变蓄热材料的制备及性能研究

采用十八醇(OA)、硬脂酸(SA)、纳米氧化锌(纳米ZnO)、微米铜(Cu)、膨胀石墨(EG)按63.85∶36.15∶1.00∶1.00∶8.00质量配合比混合制得OA/SA/纳米ZnO/Cu/EG复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)及导热系数仪,表征其形貌、化学结构、热学性能和导热性能。结果表明,OA/SA/纳米ZnO/Cu/EG复合材料相变温度为55.38℃,相变潜热为195.4J/g,失重范围为213.27～359.05℃,失重率为91.8%,具有较好的热性能,经300次冷热循环后性能稳定。OA/SA/纳米ZnO/Cu/EG相变材料具有合适的相变温度,较高的潜热以及较低的成本,在储能系统尤其是保温容器中具有较大的应用潜力。     

二氧化锰/三氧化二铁/聚苯胺复合材料的制备及微波吸收性能研究

采用乳液聚合法制备了二氧化锰/三氧化二铁/聚苯胺(MnO_2/Fe_2O_3/PANI)复合材料,并对复合材料的结构、形貌、磁性能、组成和微波吸收性能进行了表征。研究结果表明,MnO_2/Fe_2O_3较为均匀的分布在了PANI中。由于界面面积的增加和PANI对MnO_2/Fe_2O_3介电损耗能力的增强,使得MnO_2/Fe_2O_3在2~18GHz范围内的吸波性能得到了较大的提高。当涂层厚度为2.5mm时,MnO_2/Fe_2O_3/PANI在9.6GHz处达到最大的反射损耗为-43.22dB,反射损耗小于-10dB的频带宽度为3.44GHz(8.4~11.44GHz)。     

尖晶石锰铁氧体复合材料MnFe_2O_4@RGO的制备及电化学性能研究

采用尖晶石锰铁氧体材料(MnFe_2O_4)和氧化石墨烯(GO),通过水热法成功制得尖晶石锰铁氧体复合材料(MnFe_2O_4@RGO),并对制得的MnFe_2O_4@RGO进行SEM、XRD和电化学测试。实验结果表明:在EG∶DEG的体积配合比为20∶0条件下,制得的MnFe_2O_4@RGO电化学信号最强,循环伏安氧化峰电流强度最高可达到93μA,具有良好的电化学性能。     

g-C_3N_4/MnO_2复合光催化剂的制备及可见光下降解四环素性能

通过原位生长法制备了g-C_3N_4/MnO_2复合光催化剂,利用XRD,FTIR和UV-vis DRS等方法表征材料的结构和光学性质,并考察在可见光照射下降解四环素的性能。结果表明,MnO_2的引入增强了g-C_3N_4对可见光的吸收;g-C_3N_4/MnO_2复合材料的光催化活性较单体得到提升,在可见光照射90 min内对TC降解率可达77.1%,经过5次循环实验后,对TC的降解率仅下降4%,复合材料具有良好的稳定性;机理研究表明,·O~(2-)是反应体系中的主要活性物质,g-C_3N_4与MnO_2之间形成了Z型异质结,促进了光生电子-空穴的转移,提高了光催化活性。     

烧结温度对LiMn_2O_4基502030锂离子电池电化学性能的影响

为了研究不同烧结温度对La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3@LiMn_2O_4(LLMO)材料电化学性能的影响,采用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对其结构和形貌进行表征,将LLMO材料制作成502030型软包锂离子电池,测试其电化学性能。XRD结果表明,La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3包覆后的材料没有其它衍射峰,说明质量分数为1.0%的La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3包覆并没有改变LiMn_2O_4结构;TEM表明烧结温度为500℃时,表面包覆分布均匀,涂层厚度约为80nm。对材料进行电化学性能测试,测试结果表明,纯相LiMn_2O_4首次充放电(0.1C倍率)效率为85.97%,循环400周后容量保持率为82.09%;500℃热处理的样品首次充放电效率为98.74%,循环400周后容量保持率为88.89%。实验结果表明,经过包覆后LiMn_2O_4材料的电化学性能得到了明显的提高。     

二氧化锰/聚苯胺(MnO2/PANI)复合电极材料的研究进展

过渡金属氧化物二氧化锰(MnO_2)和导电聚合物聚苯胺(PANI)都是超级电容器中备受关注的两种电极材料。首先介绍了超级电容器材料及其储能机理,并详细介绍了MnO_2电极材料的应用和缺点、PANI电极材料应用和缺点以及MnO_2/PANI二元复合材料的研究进展,最后总结了目前电极材料在超级电容器方面遇到的问题和将来电极材料的发展趋势。     

淀粉膨胀石墨相变复合材料的制备及性能研究

介绍了一种利用的乳化机理制备淀粉膨胀石墨相变复合材料的方法。以石蜡、膨胀石墨(expanded graphite, EG)和淀粉为原材料,制备淀粉膨胀石墨相变复合材料,并对其性能进行研究。研究表明,红外光谱显示石蜡、EG和淀粉之间是物理结合,没有新物质生成。复合相变材料的储热能力随着相变材料的减少而降低。当EG掺量8.4%(质量分数)时,相变热逐渐减少,当EG掺量8.4%(质量分数)时,相变热急剧减少。相变复合材料热导率随着EG掺量的增加而增大。当EG掺量8.4%(质量分数)时,热导率逐渐增加。当EG掺量8.4%(质量分数)时,热导率增幅较小。EG的掺量为8.4%和11.0%(质量分数)时,扫描电镜显示淀粉膨胀石墨相变复合材料由许多微小的胶囊颗粒组成。相变材料被稳定的封装在微胶囊中,以防止在相变过程中发生泄露。综合考虑其储热性、导热性和稳定性,研究得到EG在复合相变材料中的最佳掺量为8.4%(质量分数)。     

水热结合两步烧结合成锰酸锂及Fe、F复合掺杂对其电化学性能影响研究

采用水热法合成由细长棒状结构组成的刺球形二氧化锰(MnO_2)。然后以MnO_2为前驱体,采用两步烧结方式合成球形形貌的锰酸锂(LiMn_2O_4)和锰酸铁氟锂(LiFe_(0.06)Mn_(1.94)O_(3.88)F_(0.12)),通过扫描电镜(SEM)对MnO_2进行了形貌分析,通过SEM、X射线衍射分析(XRD)、循环伏安测试(CV)和充放电测试对LiMn_2O_4和LiFe_(0.06)Mn_(1.94)O_(3.88)F_(0.12)进行了表征。结果表明铁(Fe)、氟(F)复合掺杂的LiFe_(0.06)Mn_(1.94)O_(3.88)F_(0.12)材料具备规整的形貌、更稳定的晶体结构、良好的循环性能和倍率性能。在0.2C时,LiFe_(0.06)Mn_(1.94)O_(3.88)F_(0.12)材料的首次放电比容量为131.8mAh/g,电化学性能较好,而LiMn_2O_4仅为124.6mAh/g。在0.5C倍率下,LiFe_(0.06)Mn_(1.94)O_(3.88)F_(0.12)的首次放电比容量为121.6mAh/g,而LiMn_2O_4仅为117.7mAh/g,循环80次后,容量保持率分别为83.06%和77.57%。     

二氧化锰基超级电容器的电荷储能机理研究进展（英文）

碳基材料(如碳纳米管、石墨烯和介孔碳)是典型的电化学双电层超级电容器电极材料。虽然碳基材料表现出优异的电化学稳定性能,但其比电容较低。因此,常用赝电容材料与其复合。赝电容材料中,二氧化锰(MnO_2)因理论比电容高、价格低、储量丰富和环境友好等特点,被广泛应用于超级电容器中。然而,MnO_2导电性能差、在循环充放电过程中相转变严重和体积变化大等问题,导致其在实际应用中常表现出较低的比电容。为了研发高性能MnO_2/碳基超级电容器,必须深入研究其储能机理。因此,本文分析和总结了4种MnO_2材料的电荷储能机理:电解液阳离子的表面吸附机理、电解液阳离子的嵌入-脱出机理、隧道储能机理和电荷补偿机理。虽然电荷补偿机理是涉及阳离子预先插入的MnO_2(A_xMnO_2)材料,但4种机理的本质都是Mn~(3+)和Mn~(4+)之间的相互转化,且由于储能过程复杂,MnO_2基超级电容器储能过程常是几种机理共同作用的结果。最后,对高性能MnO_2/碳基超级电容器的前景进行了展望,对其面临的主要挑战和发展策略进行了总结。     

纳米TiO2在PET中的分散性及对其性能的影响

用乙二醇(EG)置换水分散TiO2体系中的H2O得到TiO2的EG体系,激光粒度仪测试发现TiO2在EG中的分散尺寸与在H2O中相同.以对苯二甲酸二甲酯(DMT)和EG为原料,原位聚合制备了TiO2/PET复合材料.用扫描电镜(SEM)观察了TiO2在PET中的分散性,考察了TiO2含量对TiO2/PET复合材料力学性能、热稳定性和UV吸收性能的影响,结果发现:TiO2含量为0.5%～1.0%时材料的拉伸断裂强度和断裂伸长提高,而含量为2.0%～3.0%时材料的断裂强度和断裂伸长下降,结合对拉伸断口形貌的观察,推断TiMO2与基体PET间存在着较强的作用.由于TiO2极高的表面能,TiO2/PET复合材料在350～380nm处的UV吸收性能随TiO2含量的增加而增强,热稳定性变化不大.     

无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯及其增韧研究

以可膨胀石墨(EG)和微胶囊红磷(MRP)为无卤阻燃剂对高抗冲聚苯乙烯(HIPS)进行阻燃改性,通过熔融共混法制备了一系列不同组成的HIPS/EG/MRP复合材料。采用氧指数、水平燃烧和垂直燃烧方法研究了复合材料的阻燃性能,研究表明,在阻燃剂用量相同时,与单独加入EG和MRP相比,同时加入EG和MRP所制备的HIPS复合材料的阻燃性能更好,当HIPS/EG/MRP的质量比为70/20/10时,HIPS复合材料的阻燃性能最佳,氧指数可达27.4%,水平燃烧性能和垂直燃烧性能分别达到FH-1级和FV-0级。在最佳阻燃剂配比下,研究了苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)对HIPS复合材料的阻燃性能和力学性能的影响,结果表明,SBS的加入能够有效的改善HIPS复合材料的力学性能,且几乎不影响其阻燃性能。     

表面改性对可膨胀石墨填充PP/TPU复合材料的结晶行为、燃烧与力学性能的影响

研究了钛酸酯偶联剂对可膨胀石墨(EG)填充聚丙烯(PP)/热塑性聚氨酯(TPU)复合材料性能的影响。通过差示扫描量热(DSC)、热重分析(DTA)、锥形量热仪(CONE)和扫描电镜(SEM)表征方法对PP/PUT/EG复合体系的结晶行为、燃烧与力学性能进行了研究。结果表明,EG是一种有效的阻燃剂,能显著提高材料的阻燃性能。未改性的EG对PP/TPU基体有促进成核结晶作用;而偶联剂的添加削弱EG粒子对基体的这种作用。偶联剂的加入可以改善PP/PUT/EG复合材料的力学性能,当加入20phr的EG时,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别由改性前的5.3MPa和17.6%提高到经改性后的5.6MPa和18.3%。