纳米TiO2掺杂MnO2电极的电化学行为

采用醇水回流液相法制得锐钛矿型TiO2纳米粉体,将其用于MnO2电极的掺杂改性,并对改性样品进行了中等倍率浅度恒流放电、循环伏安等测试.结果表明:w(KOH)=40%电解质溶液中,加入最佳掺杂量w为2.8%的改性添加剂纳米A-TiO2后,MnO2电极放电容量提高20%左右.     

纳米Bi-Ni氧化物改性碱性MnO2电极

采用固相合成法制备了纳米Bi-Ni氧化物,X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)测试表明,其组成为单斜晶型Bi2O3和菱形晶型NiO的混合氧化物,粒径界于15～45nm之间。将所制的纳米Bi-Ni氧化物对碱性MnO2电极物理掺杂改性,结合电化学测试结果,运用单纯形法这一多因素优化的数学方法,证明掺杂纳米Bi-Ni氧化物对MnO2电极的浅度放电容量没有提高作用,仅提高MnO2电极深度放电容量,其中,掺杂量小于5%(质量分数)时,改性MnO2电极恒电流(95mA·g-1)深度放电容量提高35%左右。     

NaBiO3的固相合成及其对二氧化锰电化学性质的影响

采用固相氧化反应,制备了高纯度的NaBiO3,用于掺杂改性二氧化锰电极。通过恒流放电实验和循环伏安测试,研究了掺杂碱性二氧化锰电极和掺杂碱锰电池的电化学性能,初步探讨了反应机理。实验结果表明,掺杂量在1~10 % 之间对MnO2电极有很好的改性作用。NaBiO3掺杂的MnO2电极比纯MnO2电极的放电电压升高100~150 mV,放电容量提高72%以上。NaBiO3掺杂的MnO2电极比掺杂Bi2O3电极有着更高的放电电压和放电容量。     

钙钛矿型PbTiO3对MnO2电极的改性作用

通过固相反应制得用于MnO2电极物理改性的钙钛矿型PbTiO3.循环伏安和恒流放电测试表明:在w(KOH)=40%的电解质溶液中,PbTiO3参与了MnO2电极反应,改善了MnO2的放电机理,使MnO2电极的放电容量平均提高30%以上.     

MnO2/PbO2复合电极的电化学电容行为

研究了向纳米MnO2中添加PbO2制成复合电极的电化学性能。恒流充放电测试表明,PbO2添加量为26.5%时,MnO2单电极的10mA放电比电容从203.6F/g提高到339.2F/g,50mA放电比电容从150F/g提高到267.8F/g。结合循环伏安实验,初步认为PbO2对MnO2的改性作用基于在MnO2充放电过程中,Pb元素进入MnO2晶格,PbO2与MnO2形成了复合物Pb(X)Mn(Y)(X=Ⅳ,Ⅱ;Y=Ⅳ,Ⅲ)。这些复合物可以共氧化和共还原,使MnO2/MnOOH的均相氧化还原过程进行得更为完全。     

化学改性MnO2纳米粉体的固相合成及性能

通过固相反应制备了单掺Pb、单掺Bi化学修饰MnO2 以及掺Pb和Bi化学修饰MnO2 纳米粉体样品。X射线衍射、透射电镜测试结果表明。所得样品主要为 β MnO2 ,粒径在 3 0～ 5 0nm之间。循环伏安以及循环充放电测试结果表明Pb、Bi的掺入改变了MnO2 的充放电机理。在其循环充放电过程中 ,掺杂物与MnO2 形成了一系列MnyPbx(y =4 ,3 ,2 ;x =0 ,2 )以及MnyBiz(y =4 ,3 ,2 ;z =0 ,3 )复合物 ,其共氧化与共还原抑制了电化学惰性物质Mn3 O4的生成和积累 ,使得改性MnO2 的放电容量及循环寿命得到了一定程度的改善     

钴离子对硫酸中PbO2电极的影响

为研究钴离子对硫酸溶液中PbO2电极电化学行为的影响机理,用循环伏安法、充放电循环实验、X射线衍射技术和扫描电子显微镜技术研究了PbO2电极的电化学行为和微观结构.结果表明:硫酸钴的添加有利于提高PbO2电极的循环寿命与放电容量.尽管硫酸钴的添加同时会引起氧气的析出,但当硫酸钴的添加量不高于6 mmol/L时,这些不利的影响可以避免.钴离子影响PbO2电极电化学行为的机理可能是充电过程中钴(Ⅱ)被氧化为钴(Ⅲ)离子后,与PbSO4发生氧化反应,有利于β-PbO2的生成以改善正极活性物质中β-PbO2与α-PbO2的组成比例.     

化学改性MnO2的制备及可充性

制备可充锌锰电池的关键技术之一是提高MnO2的可逆性。采用化学沉淀氧化法制备改性MnO2。研究了锰盐、掺杂物质、氧化剂、温度等对MnO2可逆性的影响。采用模拟电池及微电极技术研究MnO2的充放电性能,结合XRD、SEM检测改性MnO2的晶形和形貌。实验结果表明,当以Bi（NO3）3为掺杂物质时,制备改性MnO2的优化工艺条件是：n（Mn）／n（Bi）（摩尔比）为6～10,氧化剂用NaClO,锰盐可用Mn（NO3）2或MnSO4,25 ℃,反应时间10～15 h。所得改性MnO2呈疏松微晶粒状,是以β-MnOOH为主的β-MnOOH与β-BiOOH的混合晶相。该样品经第10次循环充放电后,其放电容量为初始放电容量的121％,10次累积放电容量是电解MnO2（EMD）的3倍。表明掺Bi3＋对改善MnO2的可逆性和提高放电容量有重要作用。     

纳米β-Ni(OH)2复合LiOH和Co(OH)2的电化学性能

一定温度下,用NiC2O4@2H2O和NaOH进行固相反应,制备出纳米级β-Ni(OH)2粉末.样品按一定比例掺杂LiOH和Co(OH)2制备复合电极,讨论LiOH和Co(OH)2含量对掺杂复合电极电化学性能的影响.结果表明:β-Ni(OH)2纳米粉体加入含量10%的LiOH、10%的Co(OH)2和5%的镍粉、5%的乙炔黑,并以泡沫镍为集流体在6 MPa压力下压制出镍正极材料,其结构稳定.电极以380 mA/g电流充电,76 mA/g放电,终止电压为0.6 V时,比容量达280 mAh/g,放电电位平稳,活性明显增强.     

添加铅氧化物MnO2超级电容器的研究

用固相合成法制备了α-PbO、β-PbO、PbO_2和MnO_2。用MnO_2作为超级电容器正极电极材料,并通过在正极活性物质中加入不同的铅氧化物探讨其对正极容量的影响。实验表明添加β -PbO的MnO_2电极在7 mol·L-1 KOH溶液中于-0.3～0.4 V(vs . Hg / HgO)的电压范围内有良好的法拉第电容特性。添加2% β-PbO的MnO2电极比容量达165.7～260 F·g-1,比无添加剂的MnO_2电极的比容量高出62.5%,从实验数据可见,添加的配比对电化学性能的影响较大,添加量为2%时,电极具有良好的电容性能。从2 000次的循环性能看,在电流密度为50 mA·cm-2时,添加β-PbO的MnO_2电极仍具有较好的循环性,容量衰减不到10%。     

锯屑模板辅助合成β-MnO2纳米棒的研究

以锯屑为模板,结合溶胶-凝胶法成功地合成了β-MnO2纳米棒。采用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）对产物的晶型和形貌进行表征。结果表明,借助锯屑的天然孔道结构可以较好地控制MnO2的形状和晶粒尺寸。进一步通过循环伏安、交流阻抗和恒流充放电测试对合成的β-MnO2纳米棒电极材料的电化学性能进行表征。结果表明,在1 mol/L Na2SO4水溶液中,0.0～1.0V（vs.SCE）电位范围内,β-MnO2纳米棒具有良好的电化学电容性能,单电极比容可达200 F/g,经过50次循环后电极比容量保持率为98%。     

掺Pb改性MnO的制备及性能研究

通过在N2 下对掺Pb的MnC2 O4或MnCO3 热分解 ,分别制备了改性的Pb MnO。利用X射线衍射 ,循环伏安 ,充放电测试等实验对其进行了电化学性能的研究。结果表明 :Pb MnO可以提高其充放电性能 ,提高电极的可逆性 ,且Pb的掺入有益于延长第 1电子当量放电。对于以不同前驱体分解所得的Pb MnO ,以草酸锰的分解产物为佳     

纳米TiO2对EMD放电性能的影响

利用恒流放电、交流阻抗、循环伏安等方法研究了3种纳米TiO2对EMD放电活性的影响。结果表明：所选择的3种纳米材料均能提高EMD的性能,其中以纳米TiO2-A对EMD电化学性能改善效果最好。在掺杂量为3％时,EMD的实际比容量由63．7mAh／g提高到156．8mAh／g,活性物质利用率从20．7％提高到50．9％,提高了30．2％;所掺杂的纳米级TiO2没有参与电极反应,通过降低MnO2的反应电阻,来提高EMD的放电活性。     

纳米β-Ni(OH)2掺杂Al(OH)3和Co(OH)2的电化学性能

在一定温度下,采用NiC2O4·2H2O和NaOH进行固相反应,制备出纳米级β Ni(OH)2粉末。样品按一定比例掺杂Al(OH)3和Co(OH)2制备复合电极,详细讨论Al(OH)3和Co(OH)2含量对掺杂复合电极电化学性能的影响。同时,利用XRD法研究了复合电极充放电前后的结构形态变化。结果表明,β Ni(OH)2纳米粉体加入含量5%的Al(OH)3、10%的Co(OH)2和10%的镍粉,并以泡沫镍为集流体在10MPa压力下压制出镍正极材料,其掺杂粉体的振实密度大于1.35g/cm3,结构稳定,开路电位达0.768V,电极以25mA/cm2电流充电,以4mA/cm2放电,终止电位为0.2V(相对于HgO/Hg电极)时,放电时间高于8.67h,电极放电电位平稳,容量较大,活性明显增强。     

活性炭掺杂MnO2电极的电化学性能

采用化学沉淀法制备MnO2并对普通活性炭进行掺杂.通过循环伏安、交流阻抗、漏电流和恒流充放电测试MnO2/C样品电极的电化学性能.测试结果表明:掺杂量为20％（质量分数）时样品的电容特性最好,其放电比容量为255.5 F/g,比掺杂前提高了49.3％;掺杂后样品的等效串联电阻(RESR）和漏电流分别下降了29.8％和6...     

低酸含Pb（Ⅱ）介质中石墨电极上PbO2的电沉积

研究了石墨、铂电极在含Pb(Ⅱ)的低酸溶液中,Pb(Ⅱ)经历电氧化过程中所发生的电化学反应行为。循环伏安测试结果表明:当采用石墨电极时,铅离子电氧化过程中,控制不同的电位区间对应于不同的电化学反应过程,当极化电位较低时,发生的是较低程度的石墨基体自身的电氧化过程;当极化电位至1.63 V时,将发生Pb(Ⅱ)电氧化生成二氧化铅的过程;当极化电位进一步升高至1.8V以上时,发生析氧等复杂的电氧化反应。XRD测试结果表明:较低酸性介质中采用恒电位沉积方法获得产物的主物相是β晶型PbO2,但也存在少量α晶型PbO2,为获得较纯的β晶型PbO2,须保证在较高酸度的含Pb(Ⅱ)介质中实施。     

纳米MnO2的制备及在超大容量电容器中的应用

利用KMnO4在碱性条件下氧化MnSO4制得纳米MnO4,用X射线衍射 (XRD)、透射电子显微镜 (TEM )、循环伏安、恒流充放电等测试手段对样品的性能进行研究。结果表明 ,样品部分为纤维状MnO2 ,平均直径约为 40nm ;用这种高电化学活性的纳米MnO2 制成电化学电容器的电极 ,在 0 .5mol/LNa2 SO4溶液中 ,0～ 0 .85V饱和甘汞电极 (SCE)的电位范围内 ,比容量可达 177.5F/g。同时还研究了导电剂对电极性能的影响。     

添加剂对高铁酸盐电极性质的影响

研究了β NiOOH、γ MnO2和α BiOOH等化合物对高铁酸盐电极的影响。实验结果表明:掺杂高铁电极表现出比纯高铁电极更优越的放电性能。掺杂5%的NiOOH可使K2FeO4电极的放电电位提高150～180mV,放电容量提高19%;少量的CoOOH和BiOOH对K2FeO4电极有类似的作用;掺杂3%的MnO2可使K2FeO4电极的放电容量提高27%。掺杂5%NiOOH的BaFeO4电极的放电电位比纯BaFeO4电极提高了170mV。     

新型氧电极催化剂材料纳米γ型MnO2--合成及其电化学性能

采用固相反应法制备出纳米级γ MnO2超微粒子,并且结合透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等测试手段对微粒的形貌、粒径大小进行表征和讨论。研究了用这种纳米γ MnO2超微粒子制成的多孔三相气体扩散电极的氧还原电流 电位极化曲线。实验结果表明,纳米γ MnO2在中性溶液中,对氧还原具有很好的电催化活性。     

热处理及碳纳米管复合对δ-MnO2超电容行为的影响

以高锰酸钾(KMnO4)和硝酸锰[Mn(NO3)2]为反应物,通过液相氧化还原沉淀反应制备出纳米MnO2电极材料,并进行不同温度的热处理。此外,还用同样方法在碳纳米管(CNT)存在的条件下制备出经200℃热处理的纳米MnO2/CNT复合电极材料。采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、透射电镜(TEM)和BET比表面面积测试方法对材料进行了表征,研究了热处理温度和CNT复合对纳米MnO2在1 mol/L LiOH电解质中电化学性能的影响。电化学研究结果表明,经200℃热处理的纳米MnO2具有较高的比电容,但循环稳定性不佳。经200℃热处理的含10%质量分数碳纳米管的纳米MnO2/CNT复合电极材料具有较好的循环稳定性和较高的比电容。