聚吡咯/二氧化锰复合材料的制备及其电化学性能研究

利用水热法合成了海胆状MnO_2,通过吡咯聚合制备了PPy@MnO_2复合结构,研究了包覆时间、包覆量对PPy@MnO_2电化学性能的影响。用PPy@MnO_2纳米复合材料作为工作电极,在1 mol/L的Na_2SO_4溶液中利用三电极体系进行了电化学性能测试。PPy@MnO_2纳米复合材料的循环伏安、恒电流充放电和电化学阻抗谱(EIS)研究表明,PPy@α-MnO_2-60纳米复合材料在吡咯与二氧化锰质量比10∶1、包覆时间6 h时电化学性能最佳,在电流密度0.5 A/g时比电容值为177.3 F/g。     

聚吡咯/二氧化锰复合材料的制备及其电化学性能研究

利用水热法合成了海胆状MnO_2,通过吡咯聚合制备了PPy@MnO_2复合结构,研究了包覆时间、包覆量对PPy@MnO_2电化学性能的影响。用PPy@MnO_2纳米复合材料作为工作电极,在1 mol/L的Na_2SO_4溶液中利用三电极体系进行了电化学性能测试。PPy@MnO_2纳米复合材料的循环伏安、恒电流充放电和电化学阻抗谱(EIS)研究表明,PPy@α-MnO_2-60纳米复合材料在吡咯与二氧化锰质量比10∶1、包覆时间6 h时电化学性能最佳,在电流密度0.5 A/g时比电容值为177.3 F/g。     

水热法合成超级电容器电极材料MnO_2/CNT及性能

采用水热合成和200℃、300℃和400℃热出的方法,成功的制备δ-MnO_2复合多壁碳纳米管和α-MnO_2复合多壁碳纳米管超级电容器电极材料。运用XRD,SEM,TEM对实验制备的复合材料结构和形貌的分析。实验结果表明δ-MnO_2复合多壁碳纳米管和α-MnO_2复合多壁碳纳米管材料电极表现出非常理想的比电容,在扫描速度为10m v-1和电解液为1mol·L~(-1)Na_2SO_4,比电容分别为82F g~(-1)和102.5F g~(-1)。充放电循环1000次,δ-MnO_2复合多壁碳纳米管比容量电极能够保持在86.3%和α-MnO_2复合多壁碳纳米管电极保持在66.1%。δ-MnO_2复合多壁碳纳米管和α-MnO_2复合多壁碳纳米管材料具有优异的电化学性能,是一种很有前景的超级电容器电极材料。     

石墨烯/δ-MnO_2复合材料的制备及其超级电容器性能

采用螯合法制备了RGO/δ-MnO_2复合材料,并用X射线粉末衍射(XRD)、低压氮气吸附脱附(BET)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱(EDS)、热重(TGA)对其结构和物相进行表征。采用循环伏安测试(CV)、恒电流充放电(GCD)以及循环测试对所制材料电化学储能进行测试。结果表明RGO/δ-MnO_2复合材料比纯石墨烯和纯δ-MnO_2具有更优异的电化学性能。当电流密度为1 A·g-1时,RGO/δ-MnO_2复合材料的比电容可达322.6 F·g-1,比纯δ-MnO_2电极材料高234.2 F·g-1,比纯石墨烯高212.1F·g-1。当电流密度放大10倍后,RGO/δ-MnO_2复合材料的比电容保留率为79.1%。在1000次恒流充放电测试后,比电容为252 F·g-1(99.6%),说明该方法制备的RGO/δ-MnO_2复合材料是一种有应用前景的超级电容器电极材料。     

超级电容器电极材料二氧化锰的合成和性能研究

高锰酸钾和硫酸锰混合液,在高压反应釜内通过不同的水热时间合成了纳米级α-二氧化锰。借助X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和比表面积（BET法）分析手段,对样品的结构和性能进行了表征。研究结果表明：水热时间为9 h的样品,扫描电镜检测结果显示,合成的粉体是纳米粉体,粒径为50～60 nm;X射线衍射检测结果表明,合成的粉体为α-二氧化锰;合成粉体的比表面积达到53.66 m2/g。以该二氧化锰为工作电极、饱和甘汞电极（SCE）为参比电极、铂丝电极为辅助电极的三电极体系中,以1 mol/L的硫酸钠溶液为电解液,通过循环伏安和计时电位法研究电化学行为,结果表明：在电位窗口为0～0.8 V（相对于饱和甘汞电极）、扫描速度为2 mV/s时,其比电容达到76 F/g,循环伏安曲线接近于矩形。     

微乳法制备高导电性α-MnO_2/聚苯胺复合物

通过微乳法制备高导电性二氧化锰/聚苯胺(α-MnO_2/PANI)复合物。首先制备α-MnO_2,然后以α-MnO_2和苯胺为原材料制备α-MnO_2/PANI复合物。通过X-射线衍射光谱(XRD)和傅立叶变换红外光谱(FT-IR)对产物结构和形貌进行了表征。通过循环伏安法(CV)、计时电位法(GCD)和电化学交流阻抗(EIS)对其电化学性能进行了表征。结果表明α-MnO_2/PANI复合物表现出比纯α-MnO_2、PANI更高的电化学性能,在电流密度为0.5 A·g~(-1)时α-MnO_2/PANI复合物比电容高达790.0 F·g~(-1),而α-MnO_2、PANI比电容分别为103.5 F·g~(-1)和339.1 F·g~(-1),表明此材料复合后电化学性能得到了显著的提升。     

花状δ-MnO_2和线状α-MnO_2的制备及其电容性能研究

以KMn O4为锰源,尿素为还原剂,在水热温度120℃和180℃下分别合成了花状δ-Mn O2和线状α-Mn O2。利用XRD和SEM对样品的结构和形貌进行了分析;利用循环伏安、交流阻抗和恒流充放电测试研究其电化学性能。测试结果表明,Mn O2的晶型和形貌对其电化学性能影响较大,花状δ-Mn O2比线状α-Mn O2展现出更好的电容性能。在扫速5 m V/s时,花状δ-Mn O2和线状α-Mn O2电极比电容分别为193.9 F/g和152.0 F/g。在与活性炭组成的非对称超级电容器中,AC//δ-Mn O2和AC//α-Mn O2电容器初始比电容分别为31.2 F/g和25.4 F/g;1000次充放电循环后,AC//δ-Mn O2循环性能更好。因此,花状δ-Mn O2更适合做非对称超级电容器的正极活性材料。     

δ/α-MnO_2的水热制备及其电容性质

以KMnO_4和Cr(NO)_3经氧化还原反应所得α-MnO_2为前驱物,在KMnO_4溶液中于160℃水热条件下反应24 h,制得了δ/α-MnO_2。应用X-射线衍射、扫描电镜和透射电镜等技术对制备产物进行了结构和形貌表征。同时,在1.0 mol/L Na_2SO_4水溶液中研究了δ/α-MnO_2材料的电容性质。结果显示,当扫描速度为5 m V/s时,其比电容为154 F/g。     

δ/α-MnO_2的水热制备及其电容性质

以KMnO_4和Cr(NO)_3经氧化还原反应所得α-MnO_2为前驱物,在KMnO_4溶液中于160℃水热条件下反应24 h,制得了δ/α-MnO_2。应用X-射线衍射、扫描电镜和透射电镜等技术对制备产物进行了结构和形貌表征。同时,在1.0 mol/L Na_2SO_4水溶液中研究了δ/α-MnO_2材料的电容性质。结果显示,当扫描速度为5 m V/s时,其比电容为154 F/g。     

纳米二氧化锰超级电容器电极材料的制备及改性

采用溶胶-凝胶法制备了二氧化锰超级电容器电极材料.借助X射线衍射和扫描电镜等测试手段对其进行了物理结构表征.结果表明,产品为颗粒状的纳米α-二氧化锰,电极比容量为146 F/g.通过在煅烧过程中掺入不同质量比的氧化铝来考察氧化铝添加量对二氧化锰电极材料电容特性以及电容量的影响.实验结果表明,添加氧化铝后的二氧化锰电极材料比未添加的有较好的循环伏安特性,且当添加质量分数为1%时,电极比容量达到最大,为165 F/g,经过200次循环后容量仍保持在90%以上.     

不同晶型二氧化锰的可控制备条件研究

实验以MnSO_4·H_2O-KMnO_4为体系,通过水热结晶制备多晶型的二氧化锰,考察了前驱物比、反应温度、pH、时间以及掺杂阳离子对二氧化锰晶型的影响。最终,实验分别确定了制备α-MnO_2、β-MnO_2、δ-MnO_2的方案:1)n(MnSO_4·H_2O)∶n(KMnO_4)=1∶1,水热反应温度为100℃,反应时间为5 h,pH为中性;2)n(MnSO_4·H_2O)∶n(KMnO_4)=3∶2,水热反应温度为180℃,反应时间为5 h,pH为中性;3)n(MnSO_4·H_2O)∶n(KMnO_4)=3∶8,水热反应温度为100℃,反应时间为3 h,pH为中性。研究表明,前驱物比和反应温度是影响二氧化锰晶型的关键因素,反应时间和pH主要影响结晶完整度,阳离子(K~+、NH_4~+)的存在有利于α-MnO_2的结晶。     

二氧化锰纳米片的高原子效率制备及其电容器性能

Hummers法是较为常用的制备氧化石墨的一种方法,然而在此过程中会产生含有大量Mn2+的废液。对废液中Mn2+的浓度进行调控,然后加碱液沉淀,分别得到了四氧化三锰纳米颗粒和二氧化锰纳米片。将具有较大比表面的二氧化锰纳米片作为电极材料,测试了其电化学性能。结果显示,当电流密度为0.1 A/g时,二氧化锰纳米片比容量可达315.0 F/g。在1 A/g下循环1 000次,其比容量保持率为93.3%。此种方法不仅大大降低了废液排放的危害,而且高原子效率制备了高性能的超级电容器电极材料。     

不同晶型纳米二氧化锰制备及对亚甲基蓝吸附性能

以高锰酸钾（KMnO₄）为氧化剂、硫酸亚铁铵[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂]为还原剂,用水热氧化还原反应制备了层状δ-二氧化锰和隧道型α-二氧化锰纳米材料。用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和氮气吸-脱附技术对产物的晶型、形貌及孔结构进行了表征。实验结果表明,δ-二氧化锰呈花状微球形貌,具有介孔结构（平均孔径为3.4 nm）,BET比表面积为219 m²/g;α-二氧化锰呈纳米线束形貌,具有部分介孔结构（平均孔径为35.7 nm和154.6 nm）,BET比表面积为26 m²/g。研究了不同晶型纳米二氧化锰对亚甲基蓝的吸附性能。实验结果表明,在相同条件下α-二氧化锰的吸附性能优于δ-二氧化锰,且在碱性环境下吸附效果较好。当反应时间达到120 min时,α-二氧化锰和δ-二氧化锰对亚甲基蓝的去除率分别为84.4%和82.9%。     

竹炭深加工及在能源电池中应用的研究

以天然毛竹材为原料,通过高温炭化、活化等处理后,得到具有高比表面积的竹炭基生物质能源电池材料。通过恒流充放电、循环伏安等电化学测试方法,考察了竹炭作为超级电容器及锂离子电池电极材料时的电化学性能。结果表明:采用KOH活化后得到的竹炭,比表面积可达2366m2/g;用作超级电容器电极材料,比容量可以达到205F/g,并表现出良好的充放电效率。作为锂离子电池负极材料在200mA/g的电流密度下30次循环后仍然具有225mA·h/g,显示了竹炭具有较高的比容量及良好的循环性能和倍率性能,作为新能源材料具有广泛的应用前景。     

锌离子电池正极纳米片材料制备和电化学性能研究

锌离子电池是一种环保、廉价、安全的新型电池,它的电化学行为是正极二氧化锰通过锰的价态转换来存储二价锌离子。二氧化锰作为锌离子电池的正极材料,由于其比表面积大、导电性差等特点导致其容量并不能充分发挥。采用自反应反胶束法制备的二维超薄二氧化锰(Mn O2)纳米片作为一种储存锌离子的材料,从整体上提高锌离子电池的容量。以二维超薄二氧化锰(Mn O2)纳米片为正极的锌离子电池,当电流密度为0.1 A/g时,最高容量达到484.2 m A·h/g,接近锌离子电池的最大理论容量616 m A·h/g;当电流密度为5 A/g时,电池循环两百圈后的容量保持率也有80%,表现了很好的循环性能。     

高比表面积碳纳米碗在超级电容器中的应用

以间苯二酚和甲醛作为碳源,利用模板微球塌陷成碗状结构制备碳纳米碗,再以氢氧化钾作为活化剂高温下活化以获得高比表面积。采用扫描电镜、拉曼散射、氮气吸附脱附、循环伏安、恒流充放电及电化学交流阻抗等方法对其性能进行测试。结果表明,活化碳纳米碗的比表面积高达1423m2/g,在充放电电流密度为0.5A/g的条件下,比电容为175F/g,循环3000次(20A/g)以后可保持96.8%的电容量,实验结果表明是一种优良的超级电容器电极材料。     

橡胶木纤维素纳米纤丝/二氧化锰/碳纳米管柔性电极材料的制备及表征

以橡胶木为原料,通过化学处理得到橡胶木纯化纤维素(PCF),在此基础上通过高速剪切结合超声波处理制备得到纤维素纳米纤丝(CNF)。通过单相合成法制备二氧化锰(MnO₂)纳米片。以CNF为结构支撑体,MnO₂纳米片和碳纳米管(CNTs)作为活性电极物质,通过真空抽滤的方式制备CNF/MnO₂/CNTs柔性电极材料。采用多种手段对CNF、MnO₂以及电极材料的结构性能进行表征,并测试了电极材料的电化学性能。结构性能表征结果表明：CNF的直径为3~10 nm,具有大的长径比,是很好的结构支撑体,CNF为纤维素Ⅰ型结构;MnO₂纳米片为片层花瓣状结构,晶型为δ型。电化学性能测试结果表明：在扫描速率为50 mV/s时电极材料的比电容值为78.45 F/g,在电流密度为0.1 A/g时的电极材料比电容值为97.02 F/g,在低频区时,交流阻抗(EIS)曲线的直线部分斜率较大,表明电极材料具有良好的电容特性,在200次充放电循环测试过程中,电极材料的电容保留率始终维持在99%左右,表明该电极材料具有良好的电化学性能并且具有一定的柔性变形能力,可用作超级电容器的电极材料。     

自支撑石墨烯/二氧化锰/泡沫镍复合材料的电化学性能

以三维泡沫镍(NF)为模板,在不添加模板剂的条件下,通过电沉积法沉积石墨烯(G),再采用水热合成制备纳米片二氧化锰(Mn O_2),得到自支撑电极复合材料G/Mn O_2/NF,改善其作为电极材料的电化学性能。用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)和扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的微观结构和表面形貌进行分析,通过循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)、交流阻抗(EIS)测试了电极复合材料的电化学性能。结果表明:在电流密度为1 A/g的条件下,复合电极材料的比电容达到722 F/g,经过1 000次循环后比电容保持率为97%。     

微孔炭/聚苯胺纳米线复合材料的制备及其电化学电容性能

纳米线型导电聚合物是一种具有良好应用前景的超级电容器电极材料,该文用简易的原位化学氧化法制备了微孔炭/聚苯胺纳米线(MC/PANI)复合材料,并以此复合材料为活性物质制备工作电极,在1 mol/L H2SO4中,通过循环伏安、交流阻抗和恒流充放电技术考察了其电化学电容性能,结果表明,在0.2 A/g的电流密度下,MC/PANI电极首次充放电比电容可达到329 F/g,高于PANI电极的259 F/g,且MC/PANI电极电荷传递电阻(Rct)小于MC和PANI,可见纳米线型PANI可加强电极材料的电化学性能。     

基于纳米片状二氧化锰的柔性固态超级电容的性能研究

采用电化学沉积法,将纳米片状二氧化锰材料沉积在涂覆有石墨材料的柔性纸衬底上,并采用扫描电子显微镜分析观察了产品的形貌。结果表明,二氧化锰为纳米片状结构,可以大幅提高电极材料的比表面积。将H_3PO_4作为固态电解质,组装成超级电容,在不同扫描速度下作循环伏安测试,电容量达到113.5 mA·h/g(在电流密度为0.1 A/cm~2时)。将组装的电容进行180°弯折处理,电容量未发生改变,而充放电时间略有增加。循环充放电10 000次后,电容量保持在原始电容量的85%以上,具有柔性超级电容的特性。