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。     

MnO2在超级电容器电极材料中的研究进展

超级电容器因其超快速的充放电速度而在众多储能器件中占据不可替代的地位。此外,它还具有循环寿命长、维护简单、安全环保、成本低等诸多优势。以各类碳基材料为代表的超级电容器的比电容通常较低,难以满足社会发展对高能的需求。以各类金属化合物为代表的赝电容器可通过快速的法拉第反应存储更多的能量,因而受到现代社会的青睐。其中,MnO₂是最早被提出来的一类传统赝电容器电极材料,其晶相结构丰富,具有可供电解液离子快速进出的隧道结构,理论比容量高,但其存在电子电导率低、循环稳定性差等问题。作者选择了最具代表性的两类MnO₂材料——α相和δ相MnO₂,介绍了这两种晶相的储能机理和研究现状,重点介绍目前针对其存在的问题而普遍采用的解决方案,并对MnO₂的规模应用提出展望。      

超级电容器电极材料研究进展

介绍了碳材料、过渡金属氧化物材料、导电聚合物及复合材料的研究现状以及各类材料的储能机理和作为超级电容器材料的基本要求,提出了未来超级电容器材料的研究方向。     

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。     

超级电容器Mn-Pb纳米复合电极材料的电化学性能研究

利用低温固相反应法制备了Mn-Pb复合氧化物超级电容器电极材料.采用XRD、TEM、循环伏安和恒流充放电法对电极材料的形貌和结构特点以及电化学性能进行了测试分析.结果表明,复合氧化物的粒径均为纳米尺寸,呈无定型结构.复合氧化物在1mol/L Na2SO4中,电位窗口为-0.2～0.9(V vs.SCE)范围内具有典型的电容特征.纳米氧化物电极比容量随放电电流的增大而减小.当放电电流为2mA时,Mn-Pb复合氧化物电极的比容量为180.5F/g.     

炭载MnO2复合电极材料的制备与电容性能研究

采用真空浸溃、化学沉淀法制备活性炭(AC)载MnO2复合电极材料(MAC),利用XRD、SEM、EDS、恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等方法对所制备的复合材料进行物性表征和电化学电容性能测试.实验结果表明在AC颗粒表面沉积了γ-MnO2颗粒,所得MAC以200mA/g的电流密度充放电,首次放电比电容高达417F/g,循...     

琼脂隔膜 MnO2/C超级电容器的研究

通过液相法制备了α相和γ相组成的纤维状：MnO2电极材料,并以琼脂为基体,通过聚丙烯酰胺(PAM)改性,制备了新型超级电容器隔膜材料。当PAM含量达到800ppm时,改性琼脂膜的吸液率与保液率分别为400．1％和335．1％,且隔膜韧性也得到改善。应用此隔膜的：MnO2／C超级电容器放电比容量可达23．4F／cm^3,比琼脂膜提高了49％,此时ESR仅为54mΩ,同时千次循环容量衰减幅度仅为10％。     

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.     

超级电容器电极材料

本文综述了碳基材料、金属氧化物及水合物材料和导电聚合物材料作为超级电容器电极材料的最新研究进展。     

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。     

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。     

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。     

AEO-7改性Al/PbO2/MnO2电极性能的研究

在铝基体上,以β-PbO2为中间层,在添加不同浓度表面活性剂AEO-7的MnO2镀液中,采用阳极氧化法制备了改性MnO2电极.利用稳态析氧极化曲线、交流阻抗图谱、能谱对添加不同浓度表面活性剂所制备电极的电催化活性、耐蚀性和锰的含量进行了表征.结果表明,表面活性剂质量浓度为0.5g·L-1时制备的MnO2电极催化活性最好,耐蚀性最强,锰的含量最高.     

聚吡咯/纳米二氧化钛的制备及电化学性能

采用化学原位聚合的方法制备了聚吡咯/二氧化钛(PPy/TiO_2)复合物,其中聚吡咯和二氧化钛的质量比分别为1∶1、2∶1、3∶1、4∶1,将其作为电化学超级电容器的电极材料,采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究了PPy/TiO_2的形貌和相组成,通过电化学测试研究了PPy/TiO_2的电化学性能.结果表明:TiO_2均匀地包覆在PPy基体中,PPy/TiO_2的电化学性能明显优于纯PPy;当PPy与TiO_2的质量比为3∶1时复合材料的电化学性能最佳,即在2 A/g充放电电流密度下,其比电容达到了255.68 F/g,比纯PPy提高了2倍左右;在1 A/g充放电电流密度下,循环充放电1 000圈之后PPy/TiO_2的比电容保持率为87.2%,纯PPy的比电容保持率仅为46.9%.     

MnO2纳米棒-还原石墨烯复合修饰玻碳电极用于苋菜红的检测

利用电化学还原法制备MnO₂纳米棒-还原石墨烯复合修饰电极（MnO₂ NRs-ErGO/GCE）用于苋菜红的检测。采用SEM和XRD分别对修饰电极材料进行微观形貌和成分结构表征。通过循环伏安法考察了苋菜红在裸电极、ErGO/GCE和MnO₂ NRs-ErGO/GCE上的电化学行为,并对测定条件如pH值、富集电位、富集时间进行了优化。结果表明,MnO₂ NRs-ErGO增大了GCE电化学活性面积,提高了苋菜红的电化学氧化响应。在最优的检测条件下,MnO₂ NRs-ErGO/GCE线性扫描伏安法检测苋菜红线性范围为2.0×10^-8~1.0×10^-5 mol/L和1.0×10^-5~4.0×10^-4 mol/L,检测限为1.0×10^-8 mol/L。MnO₂ NRs-ErGO/GCE用于真实饮料样品检测,获得满意结果。     

无定型氧化锰超级电容器电极材料

采用化学共沉淀法制备超级电容器用氧化锰电极材料,借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)和BET比表面积分析手段对样品进行表征。结果表明,产物为无定型结构,粒径分布较均匀,约在40～50nm,BET比表面积达到160．5m^2／g。在0．5mol／LK2SO4水溶液中,电位窗口为0～0．8V(vs.SCE)内,通过循环伏安和恒流充放电测试,显示该材料制备的电极具有良好的电容行为和功率特性。在扫描速度为4mV／s时,单电极的比容量达到140F／g。     

Hierarchical manganese oxide/carbon nanocomposites for supercapacitor electrodes

MnO₂/carbon nanocomposites with hierarchical pore structure and controllable MnO₂ loading have been synthesized using a self-limiting growth method. This was achieved by the redox reactions of KMnO₄ with sacrificed carbon substrates that contain hierarchical pores. The unique pore structure allows the synthesis of nanocomposites with tunable MnO₂ loading up to 83 wt.%. The specific capacitance of the nanocomposites increased with the MnO₂ loading; the conductivity measured by electrochemical impedance spectroscopy, on the other hand, decreased with increasing MnO₂ loading. Optimization of the MnO₂ loading resulted in nanocomposites with high specific capacitance and excellent rate capability. This work provides important fundamental understanding which will facilitate the design and fabrication of high-performance supercapacitor materials for a large variety of applications.