基于阴离子还原剂制备的超级电容器用中孔MnO2研究

以Na2S2O3为还原剂,KMnO4为氧化剂制备了超级电容器用MnO2,采用SEM、N2吸附-脱附和XRD对样品进行了分析.用循环伏安和恒流充放电测试对样品的电化学性能进行了表征.结果表明,实验制备的MnO2为无定型结构,呈类球状,直径为20～40nm,比表面积和平均孔径分别为182.6m2/g和6.2nm.在1mol/L (NH4)2SO4水溶液中,在-0.4～0.5V(vs.SCE)的电位范围内,MnO2具有典型的赝电容特性和高功率特性.在10mA/cm2的电流密度下,MnO2比容达到397F/g,且具有高循环效率.     

超级电容器用MnO2纳米棒的水热法合成和表征

采用水热法制备了超级电容器用MnO2纳米棒。运用SEM、XRD和N2吸附对实验制备的MnO2进行了形貌和结构分析。通过循环伏安和恒流充放电测试研究了MnO2的电化学性能。结果表明,实验制备的MnO2纳米棒为α型结构,直径为50～70nm,比表面积为105.2m2/g。在-0.5～0.4V(vs.SCE)的电位范围内表现出典型的赝电容行为和良好的功率特性,电流密度为10mA/cm2时,其比容达到413F/g。     

十二烷基苯磺酸钠对MnO_2电化学性能影响的研究

在表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)存在下,采用液相共沉淀法制备了二氧化锰(MnO2)电极材料,研究了SDBS对其结构、形貌和电化学性能的影响。利用傅利叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对所制备MnO2结构和形貌进行了表征。在1mol/L Na2SO4溶液中,通过循环伏安法(CV)、恒电流充放电(CD)和交流阻抗法(EIS)测试了电极材料的电化学性能。结果表明,SDBS对MnO2的晶型无明显影响,但使其粒径尺寸减小,形貌发生变化。MnO2的比电容随SDBS浓度的增加先增大后减小,SDBS浓度为0.023mol/L时制得的MnO2比电容可达193F/g(电流密度为1A/g),而不加SDBS时制得的MnO2比电容为156F/g。     

反应温度对隐甲锰矿型MnO_2微纳结构和超级电容性能的影响

采用简单的水热法制备了具有均一八面分子筛(OMS-2)结构的隐甲锰矿型二氧化锰(MnO2);通过水热反应温度控制MnO2的微纳结构,研究反应温度对其超级电容器性能的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)表征材料的结构特点;采用循环伏安和恒流充放电测试其电化学电容性能。结果表明,制备的MnO2具有纳米刺或纳米棒形成放射状结构,随着反应温度的增加,MnO2晶体逐渐生长完全,从针状纳米刺转变成四方形纳米棒;制备的MnO2具有双电层电容和法拉第准电容的双重特征,在5mA/cm2的电流密度下,最高比电容达到了603F/g;在100~180℃的范围内,比容量随着反应温度的升高而逐渐降低。     

超级电容器MnO2/CRF复合电极材料的制备及性能的研究

以间苯二酚(R)和甲醛(F)为原料,碳酸钠(C)为催化剂,制备碳气凝胶(CRF),并以KMnO4和Mn(CH3COO)2·4H2O为原料,采用了化学沉淀法制备MnO2/CRF复合材料.用N2吸附、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对所制备的MnO2、CRF和MnO2/CRF复合材料进行了表征,结果表明碳气凝胶具有珍珠串式的无序多孔网络结构,所制备的MnO2为纳米级颗粒,复合材料为纳米级粉体.并对不同配比的MnO2/CRF复合材料的电化学性能进行了研究.循环伏安、恒流充放电实验表明了所制备的MnO2/CRF复合电极材料具有良好的可逆性和充放电性能.当MnO2含量为60%时,MnO2与碳气凝胶复合制成的新型电极材料具有226.3F/g的比电容,比碳气凝胶电极的比电容提高了1倍.此外,对复合电极的循环寿命进行了研究,表明复合电极具有良好的循环充放电性能.     

超级电容器用掺杂聚苯胺纳米材料的乳液聚合法及电容性能研究

以二氧化锰(MnO2)为氧化剂,通过乳液聚合法室温条件下制备了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基磺酸钠(SDS)、曲拉通(T-X100)掺杂的聚苯胺(PANI-SDBS、PANI-SDS、PANI-T-X100)。并采用扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)以及X射线衍射(XRD)对其结构和形貌进行了表征。以掺杂PANI为活性物质制备电极,1.0mol/L H2SO4水溶液为电解液组装超级电容器,用循环伏安法(CV)、电化学阻抗(EIS)和恒电流充放电技术分别测试了掺杂PANI电化学性能。结果表明,以PANI-SDBS、PANI-T-X100为电极材料的超级电容器在5mA/cm2放电电流下的比电容为393、339F/g,均高于未掺杂PANI的比电容(228F/g),1000次循环后的比电容仍高于未掺杂PANI。其中PANI-SDBS纤维纳米材料具有较高的比容量和良好的循环性能。     

纳米二氧化锰的制备及其电容性能

为了获得比电容高、循环稳定性好的电极材料,采用溶液共沉淀法制备纳米二氧化锰(MnO2)颗粒,在此基础上,探究分散剂聚乙烯吡咯烷酮的用量对其电容性能的影响.结果表明,当聚乙烯吡咯烷酮用量为2.0 g时,所制备的MnO2电极材料具有最优的电容性能,当电流密度分别为1,2,5,10,20 A/g时,比电容分别为195.5,180.5,160.4,142.7,121.4 F/g;与1 A/g时相比,电流密度为20 A/g时,比电容保持率为62.1％;在1000次的循环测试中,材料表现出优良的稳定性,比电容保持率为90.46％.因此,所制备的MnO2是一种具有良好电容性能的储能材料.     

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。     

MnO_2-CNTs复合材料的合成及其超级电容器性能研究

采用液相沉淀法在碳纳米管（CNTs）的表面沉积MnO2纳米颗粒,制得了MnO2-CNTs复合材料。通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）对材料的微观结构及成分进行了表征。利用电化学循环伏安和恒电流充放电对材料进行电化学性能测试,表明MnO2-CNTs复合材料结合了MnO2较高的质量比电容和CNTs较好的电化学稳定性的优点,质量比电容为220F/g。并将MnO2-CNTs复合材料与活性炭（AC）组装形成非对称超级电容器,发现MnO2-CNTs与AC质量比为0.75：1时,质量比电容达到最高,为306F/g。非对称电容器性能较对称电容器有较大幅度的提高,并且具有良好的电化学稳定性。     

超级电容器用掺杂聚苯胺纳米材料的乳液聚合法及电容性能研究

以二氧化锰(MnO2)为氧化剂,通过乳液聚合法室温条件下制备了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基磺酸钠(SDS)、曲拉通(T-X100)掺杂的聚苯胺(PANI-SDBS、PANI-SDS、PANI-T-X100)。并采用扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)以及X射线衍射(XRD)对其结构和形貌进行了表征。以掺杂PANI为活性物质制备电极,1.0mol/LH2SO4水溶液 为 电 解 液 组 装 超 级 电 容 器,用 循 环 伏 安 法(CV)、电化学阻抗(EIS)和恒电流充放电技术分别测试了掺杂PANI电化 学性能。结果表明,以PANI-SDBS、PANI-T-X100为 电 极 材 料 的 超 级 电 容 器 在5mA/cm2放电电流下的比电容为393、339F/g,均高于未掺杂PANI的比电容(228F/g),1000次循环后的比电容仍高于未掺杂PANI。其中PANI-SDBS纤维纳米材料具有较高的比容量和良好的循环性能。     

具有高倍率性能的还原氧化石墨烯包覆MnO微球负极用于锂离子电容器（英文）

发展一种具有优异脱/嵌锂能力且存在稳定放电平台的负极材料是解决锂离子电容器(LICs)负极动力学性能较差以及提升循环稳定性的关键。本文通过溶剂热和热处理制备了一种还原氧化石墨烯(rGO)包覆MnO微球(～2μm)的复合材料(MnO/rGO)。电化学测试表明,MnO/rGO材料表现出较好的循环稳定性(在0.1 A g~(-1)的电流密度下循环110圈后比容量为846 mAh g~(-1))和良好的倍率性能(在6.2 A g~(-1)时比容量为207 mAh g~(-1))。通过对锂离子存储的动力学行为进行分析,表明赝电容性贡献对容量存储起主要作用。以MnO/rGO为阳极,活性炭(AC)为阴极组装的MnO/rGO//AC LICs,在10 350 W kg~(-1)的功率密度下,具有98 Wh kg~(-1)的高能量密度,并且在1.6 A g~(-1)的电流密度下循环5 000圈后容量保持率为71%。     

氧化锰/介孔碳/聚苯胺三元复合材料的构建及其超电容性能

通过自聚合反应及高温热处理手段,再采用化学氧化聚合法在复合物的表面自组装生长聚苯胺(PANI)纳米须,成功构筑了MnO/介孔碳(MC)/PANI三元纳米复合材料。材料的结构及其电化学性能测试结果表明:该复合材料的比电容在1.0A/g的电流密度下达到498.6F/g,显著高于MnO/MC二元复合材料的比电容(212F/g);当电流密度增加至10A/g时,比电容仍能保持352F/g。经过1000次的充放电循环,复合电极的比容量保持率为71.6%。     

发射状OMS2型MnO2的制备及其超级电容性能

在不同的反应时间下水热法控制制备发射状超级电容器用MnO2电极材料,采用X射线衍射光谱(XRD)、扫描电镜(SEM)表征其结构,采用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗研究其电化学电容性能。结果表明,制备的MnO2为隐钾锰矿型,具有发射状结构,随着反应时间的延长,MnO2的晶型从不完善逐渐变得完善,发射状结构逐渐明显、增大,并且MnO2辐射出的每根单枝从较细的纳米刺逐渐生长为四方结构的纳米棒;在5mA/cm2的电流密度下,最高比电容达到了448F/g;随着反应时间的增加,MnO2电极的比容量先增长再降低。     

MnO2/CMSs复合材料的制备及其电化学性能

采用0.1 mol/L的KMnO4和0.1 mol/L的HNO3对化学气相沉积法合成的碳微球(CMSs)进行氧化后,在CMSs表面包覆MnO2层得到MnO2/CMSs复合材料,用H2C2O4洗涤MnO2/CMSs复合材料得到氧化CMSs。通过场发射扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜和X射线衍射仪等对产物的形貌和结构进行表征,观察了氧化前后CMSs在水和乙醇中的分散性,并采用循环伏安法测试了MnO2/CMSs复合材料的电化学性能。结果表明:经KMnO4和HNO3处理的CMSs表面包覆有MnO2层,MnO2的负载率约为60%。MnO2/CMSs复合材料在中性溶液中有一定的电容性能;经H2C2O4洗涤后得到氧化CMSs,其表面引入了含氧官能团,使其在水和乙醇中均表现出良好的分散性。     

发射状OMS-2型MnO2的制备及其超级电容性能

在不同的反应时间下水热法控制制备发射状超级电容器用MnO2电极材料,采用X射线衍射光谱(XRD)、扫描电镜(SEM)表征其结构,采用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗研究其电化学电容性能。结果表明,制备的MnO2为隐钾锰矿型,具有发射状结构,随着反应时间的延长,MnO2的晶型从不完善逐渐变得完善,发射状结构逐渐明显、增大,并且MnO2辐射出的每根单枝从较细的纳米刺逐渐生长为四方结构的纳米棒;在5mA/cm2的电流密度下,最高比电容达到了448F/g;随着反应时间的增加,MnO2电极的比容量先增长再降低。     

活化和MnO2沉积提高碳纳米管超级电容器的性能

为了提高碳纳米管( carbon nanotubes,CNTs)超级电容器的性能,分别对 CNTs进行活化处理增大其比表面积和在CNTs表面沉积MnO2 引进赝电容,并利用TEM、BET、循环伏安和恒流充放电测试对实验样品进行了分析和表征。结果表明活化和MnO2 沉积有效地提高了 CNTs 超级电容器的性能。在充放电电流密度为 5mA/cm2 时,在 CNTs 的比容为46F/g的情况下,活化 CNTs和 CNTs/MnO2 复合物的比容分别达到87和150F/g,而且基于活化CNTs和CNTs/MnO2 复合物的超级电容器具有良好的功率特性。     

针状MnO_2超级电容导电剂添加剂研究

利用水热法合成了纳米级针状α型MnO2,在导电剂添加剂占电极材料15%的条件下,添加了AB、MWCNTs、GO,以不同比例复合构建导电网络并制得超级电容电极材料;采用X射线衍射、扫描电镜分析了纳米复合物的形貌和结构;并利用循环伏安法、计时电位法及交流阻抗测定了纳米复合材料的电化学性质和电容性质。结果表明:引入5%MWCNTS和10%AB比电容最好为83.50F/g(电流密度0.25A/g);引入10%AB与5%GO循环性能最佳,1000次循环保持率为87.1%;最后发现添加过多的MWCNTs会过度吸附溶液中离子,导致失效。     

原位水热合成CMS/MnO_2纳米复合材料及其电化学性能研究

水热条件下在炭微球(CMS)载体表面原位生长纳米结构的二氧化锰(MnO2),制备碳微球/二氧化锰(CMS/MnO2)纳米复合电极材料,并应用于超级电容器。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和热重分析(TGA)对复合材料结构进行表征;采用循环伏安法、恒流充放电和交流阻抗对其电化学性能进行研究。结果表明,CMS/MnO2复合物中MnO2纳米片均匀地负载在碳微球的表面,形成绣球状结构,MnO2纳米片具有典型的K-Birnessite型晶体结构,其中MnO2的含量约为62%(质量分数),CMS/MnO2比容量达到266F/g;随着反应时间的延长,碳微球表面负载的MnO2纳米片逐渐生长并完善,CMS/MnO2的比容量也呈现先增长后保持不变的趋势。     

近球状钼酸镍/多壁碳纳米管复合材料的制备及其赝电容性能

以硝酸镍、钼酸钠和多壁碳纳米管为原料, 通过水热反应法制备了钼酸镍/多壁碳纳米管(NiMoO₄/MWCNTs)复合材料。采用扫描电子显微镜、X射线能谱和X射线衍射对材料组成和形貌进行表征。结果表明: MWCNTs 很好地包覆在球状NiMoO₄外表面, 且各元素均匀地分布在材料中。循环伏安和电化学阻抗实验证实MWCNTs显著增强了NiMoO₄的氧化还原信号和电荷转移动力学特性。电容测试实验进一步表明, 复合材料较NiMoO₄单一材料具有更高的比电容、倍率特性及循环稳定性, 且当MWCNT含量为40 mg时, 所得产物(NiMoO₄/MWCNTs-40)具有最佳的电化学性能。电流密度为2 A/g时, NiMoO₄/MWCNTs-40复合材料的比电容高达1071 F/g; 当电流密度增大到10 A/g时, 比电容仍能保持原来的66.10%。在10 A/g的电流密度下, 经过2500次循环充放电后, NiMoO₄/ MWCNTs-40复合材料的比电容保持率高达95.85%, 表明该材料具有出色的循环稳定性。     

高性能聚苯胺/石墨烯复合材料的制备及在超级电容器中的应用

采用化学氧化法制得氧化石墨烯(GO),再用NaBH4还原得到石墨烯(GN);以二氧化锰为氧化剂,室温下通过化学氧化聚合法制备了聚苯胺/石墨烯复合材料(PANI/GN)。采用扫描电子显微镜(SEM)及X-射线衍射(XRD)对其结构和形貌进行了表征。以PANI/GN为活性物质制备电极,1.0mol/L H2SO4水溶液为电解液组装超级电容器,用循环伏安法(CV)和恒电流充放电技术分别测试了PANI/GN电化学性能,在0.1A/g的电流密度下的比容量为468.5F/g,经过1000次连续充放电,电容保持率为84.9%。与PANI、GN单一材料相比,PANI/GN复合物具有较高的比电容和很好的循环稳定性。