纳米γ-MnO_2薄膜制备及其催化性能研究

利用γ-MnO2纳米粉体，通过悬浮粒子烧结法制备γ-MnO2薄膜。通过原子力显微镜、扫描电镜、BET比表面积测量及X射衍射等技术对薄膜结构进行了表征，并考察了La、PVA添加剂及pH调节对薄膜结构的影响。另外，通过H2-TPR技术比较了γ-MnO2纳米粉体与γ-MnO2薄膜的催化性能．结果表明：当La／mn=0．15，La助剂对薄膜的稳定作用最佳；当浸涂液pH=10、PVA／γ-MnO2=7％，薄膜表面不易产生裂纹；γ-MnO2薄膜比γ-MnO2粉体的还原过程稍难、氧中心活性略低。     

干电池阴极活性材料化学MnO2的研究

在一定条件下,用碱金属和碱土金属金属的氯酸盐浆Ｍｎ＾２＋氧化制得的化学ＭｎＯ２,通过对其进行晶型和放电性能的测试,结果表明;所得产品均为γ－ＭｎＯ２,且γ－ＭｎＯ２的放电性能与相应的掺杂同族金属阳离子的半径大小变化呈现一定关系。     

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...     

正交设计优化空气扩散电极催化层的配比

采用正交实验法,固定其主要成分活性炭的含量,对空气扩散电极催化层中的其它4种成分,即PTFE、乙炔黑、无水乙醇、催化剂(γ-MnO2)的含量进行了优化设计.优化及分析结果表明:PTFE的含量对空气扩散电极的性能影响最大.在活性炭的含量为4.0g,20ml无水乙醇,1.0g乙炔黑,2.5g催化剂(γ-MnO2),2.0gPTFE的配比条件下,空气扩散电极的电流密度可以达到202mA/cm2.     

纳米α-MnO_2的微乳液法制备及其在锌离子电池中的性能

针对高性能锌离子电池的制备,在AOT/异辛烷反相微乳液体系中,以KMnO4为氧化剂,琥珀酸二(2-乙基己酯)磺酸钠(AOT)同时作为表面活性剂和还原剂制备了纳米α-MnO2。借助X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和恒流充放电测试等手段研究了反应温度对粉体晶型和结构形貌及其在模拟锌离子电池中的放电容量和循环性能的影响。结果表明:所制备的粉体为高纯度弱结晶性纳米α-MnO2,且随着反应温度的提高,粉体由无定形态逐渐向三维刺球状颗粒转变,但粉体团聚加重。反应温度为40℃时制备的样品在30mg/cm2高活性物质载量、100mA/g和1000mA/g放电速率下电极比容量分别为212.6mAh/g和98mAh/g,相对于普通低温固相反应法制备的MnO2,放电比容量、高倍率放电性能和循环性能均明显提高。     

简易制备中空微球锰酸锂的方法及性能研究

通过多层核壳结构的γ-MnO2成功制备了一种由尖晶石单晶组合而成的空心球形尖晶石锰酸锂正极材料,所制备的样品采用X射线衍射、扫描电镜进行了表征,并进一步通过循环伏安、交流阻抗以及恒电流充放电对其电化学性能进行了研究。结果表明,所合成的空心球形锰酸锂颗粒大小均匀,平均直径在8μm左右,由结晶良好的尖晶石八面体单晶组成。电性能测试结果表明,空心球形尖晶石锰酸锂具有高比容量、高倍率以及优异的循环性能。在3.3～4.3V电压范围、0.2C下的首次放电比容量高达145.9mAh/g,50次循环后的容量保持率为95.9%,10C时的首次放电比容量仍为113.3mAh/g,100次循环后的容量保持率达95.5%。     

浸渍-煅烧法合成棒状α-MnO_2及其电化学电容器性能

以可再生、廉价、天然多孔的锯末和锰源化合物为主要原料,采用浸渍-煅烧法成功地合成了棒状α-MnO2。借助X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、循环伏安以及恒流充放电等测试技术对产物性能进行了系统表征,测试结果表明所得样品为棒状α-MnO2,在1 mol.L-1Na2SO4电解液中,显示出一定的电容特性。     

锂锰复合物在3V二次锂电池中的应用研究

利用固相反应法由热处理过的电解二氧化锰与LiOH·H2O的混合物制备锂锰复合物(CDMO),采用热分析研究了温度对γ-β-MnO2与LiOH·H2O混合物发生固相反应的影响,采用X射线衍射对二氧化锰和CDMO的晶体结构进行了表征,并将CDMO制成正极组装电池对其进行了恒电流充放电性能测试.研究结果表明,用该方法制备的CDMO有较好的充放电循环性能.     

MnO2纳米材料的可控制备和催化性能研究

通过简单的水热法并在不使用表面活性剂的情况下成功地合成了α-MnO2纳米线,采用XRD和扫描电子显微镜研究了MnO2的晶相、成分和形貌,初步研究了反应温度对纳米结构MnO2合成的影响,对MnO2降解亚甲基蓝催化性能进行了测试。结果表明,α-MnO2纳米颗粒和纳米线的合成是可控的,α-MnO2纳米结构的尺寸和形貌对催化降解亚甲基蓝有较大的影响,其中150℃所得的α-MnO2纳米线,其直径约为20～30nm,降解效果最佳,180min可降解91%。     

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.     

纳米-MnO2的制备及其性能研究

用溶胶－凝胶法制备纳米级α－ＭｎＯ２,并对实验条件进行了讨论．对所得的样品进行了ＸＲＤ、ＩＣＰ、ＴＥＭ、化学分析、恒流放电、循环伏安等一系列测试,并与国际一号样（Ｉ．Ｃ．ＮＯ．１电解二氧化锰）相比较．虽然纳米级α－ＭｎＯ２的单独放电性能并不好,但是当纳米级α－ＭｎＯ２以一定比例与Ｉ．Ｃ．Ｎｏ．１号样混合时,在浅度和深度放电区内的放电容量都比Ｉ．Ｃ．Ｎｏ．１高．     

稀土Ce掺杂纳米晶Mn-Mo-Ce氧化物阳极及其选择电催化性能

采用阳极电沉积技术制备纳米晶Mn-Mo-Ce氧化物阳极,利用SEM,EDS,XRD,HRTEM,电化学等检测技术及析氧效率测试方法研究氧化物阳极的纳米结构和选择电催化性能,探讨析氧抑氯选择电催化的机理。结果表明:少量Ce掺杂获得了具有网孔状纳米结构的Mn-Mo-Ce氧化物阳极,该阳极在海水中具有99.51%析氧效率的高效选择电催化性能。由于γ-MnO2结构特性优先吸附OH-,抑制Cl-吸附,OH-在Mn4+/Mn3+变价电催化作用下完成析氧,实现选择电催化过程;Ce掺杂增加反应活性,促进吸附与放电过程;活性(100)晶面的晶面间距增大促进OH-的流动和新生O2的逸出,从纳米形貌效应上实现高效析氧抑氯选择电催化性能。     

PbO2-MnO2共沉积电化学行为研究

采用旋转圆盘电极(Rotating disk electrode,RDE),通过循环伏安法(Cyclic voltammetry,CV)分析了硝酸锰浓度、硝酸浓度、硝酸铅浓度和溶液温度对PbO_2和MnO_2共沉积的影响规律,获得了PbO_2和MnO_2共沉积的最优条件。探究了旋转圆盘电极转速对PbO_2和MnO_2共沉积的影响,发现最优条件下其共沉积行为主要受电化学控制。使用扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)观察PbO_2-MnO_2沉积层表面形貌,发现PbO_2-MnO_2沉积层表面以圆球状结构为主。通过X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)检测到PbO_2-MnO_2沉积层表面出现了一种α-MnO_2、α-PbO_2、β-PbO_2三相同时存在的混合结晶状态。     

Reactivity of Nanostructured MnO2 in Alkaline Medium Studied with a Microcavity Electrode: Effect of Oxidizing Agent

The synthesis of MnO2 powders by hydrothermal method with different oxidizing agents has been successfully achieved. The characterizations by scanning electron microscopy, energy-dispersive X-ray analyses, transmission electron microscopy, and X-ray diffraction techniques confirm the synthesis of nanostructured γ-MnO2 powders. The electrochemical reactivity of these powders in 1 mol/l KOH is investigated by cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) by using microcavity electrode. The results reveal that the MnO2 synthesized with Na2S2O8 shows the highest electrochemical reactivity in the test medium. This is due both to its large expanded surface area and its crystallographic variety γ-MnO2 formed in the matrix of ramsdellite, which is largely used as cathodic material for primary batteries. However, the presence of pyrolusite in the structure of γ-MnO2 synthesized with (NH4)2S2O8 decreases its electrochemical reactivity due to its narrow 1×1 size tunnel, which hinders the protons insertion.     

Controllable synthesis of α- and β-MnO(2): cationic effect on hydrothermal crystallization

α-?and β-MnO(2) were controllably synthesized by hydrothermally treating amorphous MnO(2) obtained via a reaction between Mn(2+) and MnO(4)(-), and cationic effects on the hydrothermal crystallization of MnO(2) were investigated systematically. The crystallization is believed to proceed by a dissolution-recrystallization mechanism; i.e.?amorphous MnO(2) dissolves first under hydrothermal conditions, then condenses to recrystallize, and the polymorphs formed are significantly affected by added cations such as K(+), NH(4)(+) and H(+) in the hydrothermal systems. The experimental results showed that K(+)/NH(4)(+) were in competition with H(+) to form polymorphs of α-?and β-MnO(2), i.e., higher relative K(+)/NH(4)(+) concentration favoured α-MnO(2), while higher relative H(+) concentration favoured β-MnO(2).     

掺杂Fe3+对高电压正极材料LiNi0.5Mn1.5O4结构和性能的影响

以Li2CO3、MnO2、NiO、FeC2O4·2H2O为原料,用高温固相法合成了尖晶石结构的LiNi0.5Mn1.5O4/LiNi0.5Mn1.45Fe0.05O4锂离子电池正极材料;并对合成的样品进行XRD、SEM及电化学性能测试。结果表明:引入Fe3+可以提高材料的结构稳定性,并且改善了材料的导电性,一定程度上减缓材料的容量衰减,LiNi0.5Mn1.45Fe0.05O4表现出较好的电化学性能,0.2C倍率下经20次充放电循环,未掺杂样品与掺杂样品的放电比容量分别为115.4mAh/g和120.1mAh/g,容量保持率由92.1%提高到96.5%。     

锂离子电池正极梯度材料的制备及电性能研究

采用金属离子混合硫酸盐溶液分次共沉淀法制备前躯体,混锂后通过高温固相反应得到具有镍、钴和锰浓度梯度的层状LiNi0.56Co0.22Mn0.22O2锂离子电池正极材料。通过x射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及恒电流充放电测试对合成的材料进行了表征。结果表明,750～900℃焙烧15h下合成的产物均具有典型的α-NaFeO2型层状结构特征,晶型结构完整,粒度均匀。800℃合成的正极材料具有较好的电化学性能。在充放电倍率0.4C、2.75-4.2V电压范围内,材料的首次充放电比容量分别为170.0mAh/g和131.8mAh/g,放电效率为77.5%;第51次循环的充放电比容量分别为131.3mAh/g和130.5mAh/g,放电效率为99.4%,容量保持率达到99.0%。     

超级电容器用CeO_2-MnO/3D石墨烯复合材料的制备

以西瓜瓜瓤为碳源,采用两步碳化法制备三维石墨烯(3D-Fiberbased Graphene,3D G)材料,并使用水热法制备了CeO_2-MnO/3DG复合材料,以期获得比电容高,循环寿命好的石墨烯超级电容器电极材料。结果表明:3DG材料具有较高比表面积,最高可达到332m~2·g~(-1)。CeO_2-MnO/3DG复合材料具有三维导电网络结构,金属氧化物颗粒在石墨烯片层间生长均匀,粒径在10nm左右。电化学测试结果显示:在0.5 mol·L~(-1)的Na_2SO_4溶液中,电流密度1A·g~(-1),当摩尔比MnO∶CeO_2=4∶1,复合负载量在80%时得到的CeO_2-MnO/3D G复合材料拥有最高比电容,达308.5F·g~(-1),经过1 000次循环充放电测试比电容保持率为95.5%。CeO_2-MnO/3DG复合材料电化学性能的提高主要是因为两种金属氧化物复合负载与石墨烯的协同作用。     

Synthesis and electrochemical properties of modification LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 cathode materials for Li-ion battery

The layered LiNi1/3CO1/3Mn1/3-xMg(x)O2 (x = 0, 0.01, 0.03, 0.05) cathode materials were prepared by solid state reaction, then copper oxide was coated on the product. The structures, morphologies and electrochemical properties of the LiNi1/3Co1/3Mn1/3-xMg(x)O2 and CuO-coated LiNi1/3Co1/3Mn1/3-xMg(x)O2 were characterized by X-ray diffractometry (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and electrochemical tests. The results showed that the electrochemistry properties and cycle performance of magnesium doped LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 and CuO-coated LiNi1/3Co1/3Mn1/3-xMg(x)O2 materials were improved. The optimal doping content of Mg was x = 0.03 in the LiNi1/3Co1/3Mn1/3-xMg(x)O2 samples to achieve high discharge capacity and good cyclic stability, and the first discharge special capacity was 158.5 mAh/g at 0.2 C in the voltage of 2.5-4.3 V, then CuO-coated LiNi1/3Co1/3Mn1/3-0.03Mg0.03O2 was investigated. The electrode reaction reversibility and electronic conductivity were enhanced through Mg-doped and CuO-coated.     

Mn、Fe和Cu氧化物在低温等离子体催化氧化甲苯体系中的活性比较

采用等体积浸渍法制备了MnOx/γ-Al2O3、FeOx/γ-Al2O3和CuOx/γ-Al2O3催化剂,测定了不同催化剂在低温等离子体场内分解甲苯的活性,用X射线衍射(XRD)、氢气程序升温还原(H2-TPR)技术对催化剂进行表征。结果表明催化剂分解甲苯的活性的顺序是MnOx/γ-Al2O3>FeOx/γ-Al2O3>CuOx/γ-Al2O3。催化剂分解臭氧的实验表明,不同催化活性组分对臭氧的催化分解性能顺序与对甲苯的分解性能顺序是一致的。MnOx/γ-Al2O3催化剂的Mn负载量对其催化活性有明显影响,Mn的含量为1%(质量分数)时,催化剂的活性最高,当能量密度为19J/L时,其对甲苯催化氧化的转化率接近100%。催化剂表征结果表明当Mn含量为1%(质量分数)时,氧化锰在载体γ-Al2O3上最接近单层分散量,此时活性组分与载体表面的相互结合力最强,在载体上有很好的分散性,从而表现出对甲苯分解的最好性能。