化学改性MnO2电化学性能的研究

通过加入Bi^3＋、Co^2＋、Pb^2＋,分别制备了单掺杂改性的MnO2和二组分掺杂、三组分掺杂改性MnO2。并对样品极化曲线、放电性能及循环寿命进行了分析。分析结果表明,化学改性有利于改善MnO2的电化学性能,其中二组分和三组分掺杂改性的效果更加明显。     

二氧化锰电容材料的制备及性能表征

采用机械化学法制备了高比容量MnO2电容材料,考察了高锰酸钾与乙酸锰配比对样品结构及电化学性能的影响。用XRD、BET等方法对材料的结构进行了表征;用循环伏安、交流阻抗、恒电流充放电等方法分别研究了MnO2电极和超级电容器在6mol／LKOH水系电解液中的电化学性能。结果表明,原料中高锰酸钾含量越多,产物比表面积越大,表现出弱结晶性;当原料物质的量配比为1：1时,所得样品为385m^2／g的无定型MnO2,其电极最大放电容量达到了536F／g。     

锂-二氧化锰电池正极制备工艺的研究

在锂-二氧化锰电池中,电极的制备工艺对提高电极的电性能有着重要影响。采用涂布法,正极活性物质要求粒度D50<20μm,获得的电极成型性好,电极厚度可减小到200μm以下。采用涂布法制备的电极比压膜法制备的电极在电性能上最大输出功率提高1倍以上,电极活性物质在较大电流放电情况下利用率提高约30%。     

锂-二氧化锰电池的正极导电剂

在锂-二氧化锰电池中,选择五种导电剂材料进行粉末电阻率的测试,结果表明乙炔黑和炭黑(SP)的电阻率相近,在所选择的材料中较大;KS15和膨胀石墨的电阻率相近,在320μΩ·m左右;而气相生长碳纤维(VGCF)是所有材料中电阻率最小的,仅为0.6μΩ·m.以乙炔黑为主导电剂,采用石墨类导电剂(KS15)与之混合的放电容量大.以气相生长碳纤维和SP混合作为导电剂的电极,在0.2 mA/cm2条件下的放电性能略高于采用乙炔黑 膨胀石墨作为混合导电剂的电极,其中放电电压平台高60 mV左右.放电时间增加了9.12 h.而在5 mA/cm2条件下放电性能则明显提高,放电电压平台比采用乙炔黑 膨胀石墨作为混合导电剂的电极提高了100 mV左右,而且放电时间延长约52%.     

二氧化锰为阴极催化剂的微生物燃料电池

以循环伏安法(CV)和线性扫描伏安法(LSV)考察MnO2对氧还原反应(ORR)的催化行为,并采用MnO2作为阴极氧还原催化剂构建微生物燃料电池(MFC)。结果表明,MnO2对ORR有显著的催化作用,而且其催化效果随电解质碱性增强而增强;当以肺炎克雷伯氏菌(L17)为产电微生物、3g/L葡萄糖为燃料、1mol/LKOH溶液为阴极液时,该MFC的最大输出功率可达696.3mW/m2,对应电流密度为0.25mA/cm2。     

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。     

水热合成MnO2及其染料吸附性能的构效关系

以MnSO₄和(NH₄)₂S₂O₈为反应原料,采用水热法制备廉价低毒的MnO₂吸附剂。借助X射线粉末衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和静态吸附实验,探究材料的结构、形貌、吸附性能以及构效关系。结果表明,通过改变水热温度、反应时间,可以得到毛刺球状α、β、γ三种晶型MnO₂以及类球状和针状β-MnO₂。其中水热温度80℃、反应12h时得到的毛刺球状γ-MnO₂吸附亚甲基蓝（MB）效果最好,达到19.33mg/g。当水热温度在50～110℃反应12h以及水热温度为80℃反应4h、8h、24h,所得到的产品的形貌均为毛刺球状。晶型和形貌对MnO₂吸附MB能力均有影响。不同晶型的MnO₂毛刺球对MB吸附性能的影响为β＜α＜γ;不同形貌的β-MnO₂却对吸附效果影响较大,为针状＜类球状＜毛刺球形。随着MB溶液的pH从10.00减少到1.00时,毛刺球状γ-MnO₂对MB的吸附量呈上升趋势,吸附过程还伴随着化学反应,且吸附的过程符合Langmuir等温模型。本文将为MnO₂吸附染料的机制和构效关系研究提供依据。