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.     

掺钴MnO2电极的电化学电容行为研究

采用化学共沉淀法制备了超级电容器电极材料化学掺杂Co的MnO2电极,借助XRD测试对电极材料进行了物理结构表征,表明掺Co量影响材料的晶体结构和活性。电化学测试结果得出化学掺杂的配比对电化学性能影响很大,掺杂量为n(Co)：n(Co Mn)大于或小于0．1时,其循环伏安、充放电和电容特性较差。而适量的掺入Co,改善了电极的电容性能,降低了电极内阻,提高了活性物质的利用率,并使得电极能够在大电流下进行充放电。经1000次循环,适量掺杂的MnO2电极比未掺杂的MnO2电极具有更高的电容性能,掺杂的MnO2电极循环性能相对较差,但是其比电容仍然大干未掺杂MnO2电极。     

高性能炭电极材料的制备和电化学性能研究

以胡桃壳为前躯体,采用ZnCl2化学活化法制备炭电极材料,研究了活化剂与果壳的不同混合质量比例对炭材料性质的影响,用氮气吸附和傅立叶红外表征活性炭材料的比表面积、孔结构和表面性质,结果表明:活性炭材料表面存在着含氧官能团,为一种高微孔无定形炭材料;以制备的活性炭为电极材料,KOH为电解液构成超级电容器,采用循环伏安、恒流充放电等电化学方法研究了其电化学性能,结果表明:制备的活性炭电极材料表现出理想的电化学电容行为,比电容高达271.0F/g,漏电流和等效串联电阻分别只有0.25mA和0.39Ω,稳定性很高,循环充放电5000次后,电容量仍保持88%以上.     

椰壳炭与MnO2复合电极双电层电容行为研究

采用自行制备的KMnO4热解产物MnO2（M）及其与市售高比表面积椰壳基活性炭（YK）复合分别作电极材料，以1和7mol／L KOH为电解液，分别组装戍双电层电容器，采用恒流充放电法、循环伏安测试法和交流阻抗法考察其电容性能，结果显示，当YK与M以质量比1：1混合均匀作电极材料时，其比容量和功率特性均显示最佳值，尤其在高浓度KOH溶液中性能更好，在电流密度为50mA／g时，比电容量达到309．6F／g，并且功率特性和循环性能良好。     

超级电容器复合材料MnO2/活性炭的研究

采用化学共沉淀法制备了α-MnO2*nH2O和活性炭的复合电极材料,对其结构和形貌分别用XRD和SEM进行了表征.循环伏安、交流阻抗以及恒流充放电等测试结果表明复合电极材料比α-MnO2*nH2O或活性炭电极具有更好的电化学可逆性和理想的电化学电容行为.随活性物质量增加,复合电极的比电容量增长率趋于稳定.     

负载金属对复合炭极板电极的电化学性能研究

用高比表面积活性炭作为原料,酚醛树脂为粘结剂,在高温下粘结成型制备固体超级电容器用活性炭极板,用直流恒流循环实验考察活性炭极板电极的电化学性能.在活性炭中负载不同种类金属离子,考察金属离子的电化学性能对活性炭极板比电容的影响.实验发现负载廉价金属Mn、Co、Cu可以增加放电容量,负载金属Mn的电极在700℃炭化时比电容为265 F·g-1.     

超级电容器MnO_2/活性炭复合电极的研究

采用机械混合物理方法将电解MnO2进行细化并与活性炭组成复合电极材料。循环伏安、恒流充放电等测试结果表明,复合电极材电极具有更好的电化学可逆性和理想的电化学电容行为。当MnO2和活性炭混合物的平均粒径在3μm左右,并且其配比达到某一值时,电极呈现出良好的大电流充放电性能,解决了活性炭大电流充放电效果差的问题。     

水热法制备MnO2的电容特性

采用水热法制备了超级电容器MnO2电极材料,以单因素实验确定了最佳的制备条件为:水热处理温度为120℃和反应时间为6h.XRD测试结果表明,所制得的MnO2是α-MnO2和r-MnO2的混合晶型.最佳制备条件下所制得的MnO2的比电容达168.39 F·g-1.为改善MnO2的倍率特性进行Al掺杂,XRD的测试结果表明,Al3 进入到MnO2的晶格中.电化学测试结果表明,掺Al改善了电极材料的倍率特性和循环稳定性.     

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。     

氧化物／活性炭复合电极材料的研究

用醋酸锰和高锰酸钾制备二氧化锰粉末；用氯化钌和氢氧化钠制备水合二氧化钌粉末。以二氧化钌和二氧化锰作为电极材料的活性物质，以活性碳粉末为电极的基础原料制备复合电极，并组装超级电容器单元。用x射线衍射仪和扫描电镜对电极材料进行表征，可得复合电极具有明显的电容特征。在浓度为38％的硫酸电解质溶液中，对复合电极进行电化学性能测试，循环伏安曲线、充放电曲线和交流阻抗特性显示了复合电极材料具有良好的电化学性能。碳，锰复合电极的比容量为128F／g，碳/锰/钌复合电极的比容量为266F/g。当二氧化钌和二氧化锰在电极中质量比各占20％时，更能发挥活性物质的作用，由该电极材料组成的超级电容器具有理想的电容特性。     

多级孔炭电极材料的制备及其性能研究

以聚醚F127、间苯三酚和甲醛为原料,采用KOH活化法制备出具有介孔、微孔的多级孔炭材料,利用BET、XRD、SEM对样品的组成和结构进行了表征.结果表明:随着升温速率的增加和炭化时间的减少,介孔炭材料的比表面积、孔容以及介孔表面积先增大后减小.10℃/min条件下可获得最优性能的介孔炭,其介孔表面积为324.47m2...     

掺锰活性炭的制备及其电化学性能

分别采用催化法和物理法制得含锰氧化物的中孔活性炭(AC-Mn)和普通活性炭(AC),表征了活性炭的孔容、孔径分布、碘值和亚甲兰值等主要结构、性能指标,并对以这两种活性炭为原料制得的电极进行循环伏安、定电流充放电和交流阻抗测定.结果表明:AC-Mn的收率和碘值分别比AC降低了28.9%和12.4%,但业甲兰吸附值提高了19.8%.AC-Mn的中孔率显著提高,其中3.4nm-4.2nm的中孔增长率最大.AC-Mn电极比电容达93.8F/g.比末负载金属Mn的AC电极高近140%,显示出相对较高的能量密度和良好的准电容特性.     

RuO2/CuO复合电极材料的制备及其性能研究

分别采用溶胶-凝胶法和低热固相反应法制备无定型水合RuO2和CuO粉末,进而制备了不同含量的RuO2/CuO复合电极,用扫描电镜对复合电极的形貌进行表征,并对复合电极进行循环伏安、交流阻抗、恒流充放电等电化学性能测试,结果表明,RuO2/CuO复合有助于获得较细颗粒和改善RuO2的阻抗特性。当CuO的含量为30%(质量分数)时,在38%的H2SO4溶液中,扫描速度为5mV/s时,复合电极的比电容为513F/g,内阻为0.361Ω,且在经过400次充放电后,比容量仍保持91.4%,可作为较理想的超级电容器电极材料。     

淀粉还原制备纳米MnO_2超级电容器电极材料

采用氧化交联淀粉还原高锰酸钾制备出了超级电容器纳米MnO2电极材料.通过XRD和SEM对电极材料进行了表征,采用电化学测试手段对电极材料在lmol/L Na2SO4溶液中的电容特性和比容量进行了分析.结果表明,采用该方法所制备的材料为无定型的(а-MnO2,颗粒尺寸在100～150nm左右;循环伏安和恒流充放电试验测试结果表明,а-MnO2电极具有良好的电容特性.在放电电流为100 mA/g时,其比容量高达158 F/g.     

石墨烯负载花球状二氧化锰复合材料制备及其电容性能研究

利用高锰酸钾与乙醇之间的氧化还原反应,在多孔石墨烯表面沉积纳米二氧化锰花球,获得了一种新型的复合电极材料。通过XRD,TG,SEM,TEM等分析手段确定了材料的晶体结构、化学成分、微观形貌特征。电化学性能测试表明:纳米二氧化锰花球具有优异的比电容,但是倍率性能和循环性能不足。通过在石墨烯表面负载纳米二氧化锰花球,能够显著增加石墨烯的比电容,同时改善纳米二氧化锰花球的倍率性能和循环性能。采用0.5mol/L K_2SO_4电解液,进行三电极循环伏安测试,复合电极材料在2mV·s^-1扫速下的比电容高达295F·g^-1,在1000mV·s^-1扫速下,比电容仍然可达102F·g^-1,同时100mV·s^-1,1000次循环后,电容循环保持率可达96.3%。这表明石墨烯负载花球状二氧化锰材料是一种极具潜力的超级电容器电极材料。     

MnO_2/TiO_2复合物电极的制备及超级电容性能

采用水热法在阳极氧化的TiO_2纳米管阵列上修饰MnO_2,制备MnO_2/TiO_2复合物电极,并组装为对称超级电容器。利用FESEM、TEM、XPS和电化学工作站对样品的表面形貌、元素价态和电化学性能进行表征。结果表明:MnO_2以纳米颗粒形态均匀分布在TiO_2纳米管阵列管口和内部,充放电电流密度在1A/g下时,比电容为429.3F/g,经5 000次循环后的电容保持率为82.4%。MnO_2/TiO_2对称超级电容器在电流密度5A/g下充放电比电容为39.9F/g,经5 000次循环后的电容保持率为91.5%;功率密度400 W/kg下,能量密度为18.98 Wh/kg。阳极氧化的TiO_2纳米管阵列既可做MnO_2的载体,基底Ti又可做集流体,减轻了超级电容器的质量,为制备超级电容器提供了一种思路。     

MnO2/膨胀石墨纳米材料及其超级电容性能

采用溶胶-凝胶法制备了MnO2/膨胀石墨(MnO2/EG)纳米材料,分别利用扫描电镜、X射线衍射测试其表面形貌及结构,使用循环伏安和恒流充放电等表征其电化学性能。结果表明,制备的MnO2/EG纳米材料在6mol/L KOH电解质溶液中的比电容量为492F/g;2000次循环后,比容量仅损失1%,且充放电效率仍高于99%,表现出良好的电化学性能。