基于高錳酸鉀和十六烷基三甲基氫氧化銨之間的氧化還原反應(yīng),采用水熱法制備了MnO₂材料。應(yīng)用X射線衍射、掃描電鏡和氮?dú)馕摳郊夹g(shù)對所得材料的結(jié)構(gòu)、形貌和表面性質(zhì)進(jìn)行表征。結(jié)果表明:所得材料具有水鈉/鉀錳礦（Birnessite）型層狀結(jié)構(gòu),比表面積為70m²/g。研究了反應(yīng)時(shí)間對產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和形貌的影響。此外,采用循環(huán)伏安法測試了MnO₂材料的電容性質(zhì)。當(dāng)掃描速度為5mV/s時(shí),比電容達(dá)到199F/g。 

【文章來源】：化工新型材料. 2017,45(11)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

圖１Ｓ１的ＸＲＤ譜圖（ａ）和ＳＥＭ圖（ｂ）

上均未出現(xiàn)明顯的氧化還原峰，這說明Ｓ１電極和電解液之間的電荷交換以恒定的速度進(jìn)行，Ｓ１電極能夠以不變的速度進(jìn)行充放電。計(jì)算結(jié)果表明，Ｓ１的比電容為１９９Ｆ／ｇ（掃速為５ｍＶ／ｓ）。該數(shù)值高于三維介孔結(jié)構(gòu)β－ＭｎＯ２的比電容（２ｍＶ／ｓ），盡管β－ＭｎＯ２的比表面積高達(dá)１９９．７ｍ２／ｇ［１０］。納米花狀δ－ＭｎＯ２在ＬｉＯＨ中的比電容高于Ｓ１的比電容，但其測試電位窗口僅為０．８５Ｖ［１１］。而電位窗口的大小圖５Ｓ１電極的ＣＶ曲線圖是決定電極材料能量密度和功率密度高低的關(guān)鍵因素之一。３結(jié)論以ＫＭｎＯ４為錳源、ＣＴＡＯＨ為還原劑，采用水熱合成技術(shù)制備了布塞爾礦型ＭｎＯ２。水熱反應(yīng)時(shí)間對產(chǎn)物的形貌和結(jié)構(gòu)具有顯著影響。在１ｍｏｌ／ＬＮａ２ＳＯ４水溶液中，制備材料具有良好的電容行為。當(dāng)掃速為５ｍＶ／ｓ時(shí)，其比電容達(dá)到１９９Ｆ／ｇ。由于制備方法簡單、反應(yīng)時(shí)間短、比表面積較大、比電容較高，布塞爾礦型ＭｎＯ２是一種優(yōu)良的超級電容器備選電極材料。參考文獻(xiàn)［１］ＺｈｕＧ，ＤｅｎｇＬ，ＷａｎｇＪ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｓｉｍｐｌｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｂｉｒ－ｎｅｓｓｉｔｅ－ｔｙｐｅｍａｎｇａｎｅｓｅｏｘｉｄｅｗｉｔｈｆｌｏｗｅｒ－ｌｉｋｅｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｎｄｉｔｓｒｅｍａｒｋａｂｌｅｃａｐａｃｉｔｙｒｅｔｅｎｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉ－ａｌｓＲｅｓｅａｒｃｈＢｕｌｌｅｔｉｎ，２０１２，４７（１１）：３５３３－３５３７．［２］彭波，程曉

型層狀ＭｎＯ２的水熱制備及其電容性質(zhì)研究２．２層狀ＭｎＯ２的氣體吸附性質(zhì)分析以氮?dú)庾魑劫|(zhì)，測試Ｓ１的微觀結(jié)構(gòu)和孔性質(zhì)，結(jié)果如圖４所示。由圖可知，根據(jù)ＩＵＰＡＣ的分類，Ｓ１的吸附等溫線屬于第Ⅱ類型，遲滯環(huán)歸屬為Ｈ３型。Ｓ１的ＢＥＴ比表面積為７０ｍ２／ｇ。該數(shù)值明顯高于γ－ＭｎＯ２微米片和微球的比表面積［９］。材料的比表面積與其比電容的大小密切相關(guān)。大比表面積會提供更多的活性位點(diǎn)，因而使電極材料表現(xiàn)出更高的比電容。圖４Ｓ１的氮?dú)馕剑摳降葴鼐�圖２．３層狀ＭｎＯ２的電容性質(zhì)分析以Ｎａ２ＳＯ４水溶液（１ｍｏｌ／Ｌ）為電解液，在三電極體系中采用循環(huán)伏安（ＣＶ）法測試產(chǎn)物Ｓ１的電容性質(zhì)，不同掃描速度下（５、１０、２０和５０ｍＶ／ｓ）得到的ＣＶ曲線如圖５所示。由圖可知，當(dāng)掃速為５ｍＶ／ｓ時(shí)，ＣＶ曲線為平行四邊形，這說明電極材料Ｓ１具有良好的電容性質(zhì)。掃速增大至１０ｍＶ／ｓ時(shí)，ＣＶ曲線的平行四邊形形狀保持較好。不過，當(dāng)掃速繼續(xù)增大，ＣＶ曲線逐漸偏離平行四邊形，這是因?yàn)楫?dāng)掃速過大時(shí)電解液中的鈉離子來不及完全從Ｓ１中嵌入和脫出，從而使材料利用率降低造成的。此外，４條ＣＶ曲線上均未出現(xiàn)明顯的氧化還原峰，這說明Ｓ１電極和電解液之間的電荷交換以恒定的速度進(jìn)行，Ｓ１電極能夠以不變的速度進(jìn)行充放電。計(jì)算結(jié)果表明，Ｓ１的比電容為１９９Ｆ／ｇ（掃速為５ｍＶ／ｓ）。該數(shù)值高于三維介孔結(jié)構(gòu)β－ＭｎＯ２的比電容（２ｍＶ／ｓ），盡管β－ＭｎＯ２的

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3502716