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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

α-Fe2O3/炭纳米纤维电极材料的制备及其电化学性能分析

采用电沉积技术将α-Fe₂O₃均匀负载在静电纺丝炭纳米纤维上，制备α-Fe₂O₃/炭纳米纤维复合材料。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)以及物理吸附对复合材料进行形貌和结构分析，并通过恒电流充放电、循环伏安、交流阻抗技术考察其作为超级电容器电极材料的电化学性能。结果表明：α-Fe₂O₃/炭纳米纤维(α-Fe₂O₃/CNF-3)复合材料相比单纯炭纳米纤维(CNF)有着更丰富的介孔结构，有利于离子和电子的低电阻传输。同时，α-Fe₂O₃/CNF-3复合电极材料结合了双电层电容和赝电容的优良性能，在电流密度为1A/g下，电解液为6mol/L KOH时，其比电容值可达330.1F/g,是炭纳米纤维电极的3.76倍，并且经过8000次循环后仍能保持91.45%,具有较好的稳定性。     

石墨烯/MnO2纳米片复合薄膜的制备及其超级电容性能研究

采用两步界面组装法制备石墨烯/MnO₂纳米片(GMTF)三维复合薄膜电极，研究了复合薄膜的电化学性能。结果表明，MnO₂的赝电容和石墨烯的双电层电容相互协调，使得GMTF复合薄膜材料比单一的MnO₂纳米片或者石墨烯材料具有更佳的电化学性能。在三电极体系中，GMTF电极的比电容在5mV/s时达156.54mF/cm²,远高于石墨烯(40.24mF/cm²)和MnO₂纳米片(69.03mF/cm²)。此外，在两电极体系中，基于GMTF复合薄膜的固态超级电容器也显示出较高的面积比电容(120.49mF/cm²)和质量比电容(204.22F/g)、优良的循环性能。在功率密度为39mW/cm³时，能量密度能够达到1.735mWh/cm³。     

超级电容器活性炭/MnO2复合电极材料的制备及性能

KMnO_4和MnCl_2在140℃反应釜中反应6h并掺杂不同含量的活性炭,经球磨后制备成超级电容器活性炭/MnO2复合电极材料。通过BET测试得出,当活性炭含量为29%(质量分数,下同)时,复合电极材料的比表面积为451m~2/g。XRD结果表明,复合物的物相结构主要为非晶。SEM结果表明,复合电极的形貌为细小环绕微纳米绒球。XPS谱线表明不同活性炭含量的复合物中均含有Mn~(4+)。当扫描速率为50 mV/s时,复合电极的比电容值达365F/g,充放电效率为93%,等效串联电阻值仅为0.87Ω。经3 000次循环后,复合电极中均出现不同程度的晶体相,电极形貌变成颗粒状和块状,但复合粒子的均匀性增强,比电容值仅下降约6%。     

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。     

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.     

Mn2+掺杂对V2O5纳米材料结构与电化学性能的影响

以V2O5粉末、H2O2和Mn(CH3COO)2·4H2O为原料,采用水热法制备了纳米结构的锂离子电池阴极材料Mnx V2O5。运用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)和扫描电镜(SEM)测试对制备的材料进行结构和形貌表征,并利用充放电测试和交流阻抗测试研究了样品的电化学性能。结果表明:随着锰掺杂量的增加,V2O5的正交晶型层状结构未发生改变,其层间距逐渐扩大,形貌由纳米短棒状向纳米带簇状变化。电化学测试表明:Mn2+掺杂提高了V2O5的电化学性能,其首次充放电效率由70.8%提高到90%以上;Mn0.01V2O5经过90次充放电循环后,其容量仍为192.2 mAh/g。Mn2+掺杂对V2O5电极材料的离子电导率有影响,Mn0.02V2O5离子电导率由未掺杂时的6.27×10-4S/cm提高到1.58×10-3S/cm。     

纳米TiO_2/MnO_2修饰ACF电极及其催化降解染料废水

通过调节水热工艺制备了两种纳米TiO2和MnO2氧化物,采用涂覆法得到了3种修饰活性炭纤维(ACF)电极,并借助透射电镜(TEM)和循环伏安法(CV)等手段对TiO2和MnO2的形貌与尺寸,修饰ACF电极的电化学性能等进行了表征。结果表明,TiO2和MnO2均为一维纳米结构,其中TiO2为棒状,MnO2属管态;在电极体系中,由TiO2和MnO2修饰的二元ACF电极凸显了较高的导电性,其电流密度的顺序依次是ACFTR/ACFMT/ACFTR/MT/ACF。4种修饰ACF电极处理高盐高浓度染料废水的研究结果显示,二元修饰ACF电极对染料COD去除率达到69.4%,而未修饰的ACF电极仅为54.4%,说明负载一维纳米氧化物提高了ACF电极的催化性能。     

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。     

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。     

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。     

负载TiO2活性炭电极材料的制备工艺

采用溶胶-凝胶法对活性炭进行载钛改性,制备TiO2/AC电极材料。通过正交实验考察改性过程中无水乙醇(C2H5OH)、去离子水(H2O)、冰乙酸(CH3COOH)、盐酸(HCl)以及活性炭(AC)这五种成分的最佳加入量。利用比表面积及孔径分析仪(BET)、电化学工作站分别对材料的比表面积和电极比电容进行表征。结果表明,材料组成的最佳加入量为无水乙醇30mL、冰乙酸2mL、盐酸0.3mL、去离子水4.5mL、活性炭2g。各因素对电极的电化学性能影响大小依次为:AC量>CH3COOH量>C2H5OH量>去离子H2O量>HCl量。载钛后活性炭比表面积从680.5m2/g降为523.35m2/g,降低23.1%;比电容从116F/g升到135F/g,升高16.4%。活性炭材料负载TiO2处理后,可以加速电极双电子层的形成,提高电极比电容量。     

ZrO2和ZrO2:Dy3+纳米晶发光特性

采用液相沉淀法制备了不同掺杂浓度和尺寸的ZrO2和ZrO2Dy纳米晶,研究了其发光特性.结果表明在纳米ZrO2中,存在着宽带激发和发射,起源为电子在价带和导带之间的跃迁.在Dy3+掺杂的样品中,随着颗粒尺寸的长大,其发光增强.并且共掺杂Li+的样品发光强度被极大地提高.随着Dy3+浓度的变化,黄发射和蓝发射的强度比(Y/B)发生改变,且浓度猝灭是通过近邻激活剂间的交换作用进行的.     

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。     

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。