水热法制备凹凸棒黏土-Mn_3O_4及其电化学性能研究

将水热法制备的负载型凹凸棒黏土-Mn_3O_4(Att-Mn_3O_4)复合材料用做超级电容电极材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)测试对材料的物相及形貌进行了表征.发现Mn_3O_4基本呈棒状结构,较好地分散负载在凹凸棒黏土表面.以该复合材料为活性物质制成电极,采用循环伏安、恒流充放电等电化学方法考察其电化学性能,结果表明:在0.5 mol·L~(-1)的Na_2SO_4溶液中,0~1.0 V扫描电位范围内,其循环伏安曲线矩形特征明显;在0.5 A·g~(-1)电流密度下,电容器充放电性能的最佳电位范围为0~1.0 V,比电容和储能密度达到最大值分别为80.25 F·g~(-1)和250.80 W·kg~(-1),而纯Mn_3O_4电极材料的比电容为40.80 F·g~(-1).可见凹凸棒黏土的加入可以明显提高其电化学性能.恒电流充放电性能测试表明,该复合材料具有较好的电化学稳定性,有望成为一种新型的超级电容器电极材料.     

弱结晶二氧化锰超级电容器充放电分析

以等物质的量的高锰酸钾和乙酸锰为原料,采用机械化学法制备出弱结晶型α-MnO2超级电容器电极材料.在1.2V电压内,200mA·g-1电流密度下对对称型超级电容器进行恒流充放电测试.采用XRD法、循环伏安及交流阻抗法对充放电前后电极材料的结构以及电化学性能进行表征,首次采用求斜率法对充放电曲线分析.结果表明:超级电容器表现出法拉第电容与双电层电容的双重特征;在循环过程中,电化学惰性物质Mn3O4生成,循环伏安图中氧化还原峰逐渐消失;充放电曲线的法拉第电容特征逐渐消失而接近双电层电容理想曲线;超级电容器的比容量、等效串联电阻发生了对应的变化,其最大电极比容量达到416F·g-1,经过近500次循环后,比容量为220F·g-1.     

活性炭比表面积对双电层电容特性的影响

用KOH活化活性炭作为电极材料制作双电层电容器,用接触角测定其润湿性,用恒流充放电、循环伏安等方法研究活性炭的电化学性能.结果显示,炭膜浸润时间最短约为90 min,双电层电容器的比电容随比表面积增加而增大.比表面积为1932m2·g-1的炭样在1mol·L-1 的H2SO4电解液(677mA·g-1)中充放电最大比电容为167F·g-1.     

碱处理对剑麻基活性炭电化学性能的影响

采用剑麻制得生物质碳材料,取部分所得碳材料进行碱处理．借助X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等对材料的结构和形貌进行了表征,并采用三电极体系,通过恒流充放电、循环伏安等方法,对该碳材料的充放电特性和比电容进行考察．恒流充放电测试结果表明,在电流密度为1A·g-1时,未经碱处理样品的电极放电比电容为231．85F·g-1,而经碱处理的样品则增至290．35F·g-1;在其它电流密度下,经碱处理样品的电极放电比电容总是大于未经碱处理的样品,经1000次循环后,样品比电容有所增加,经碱处理的样品具有更好的循环稳定性,且碳碱质量比为7：1时,比电容达到最大．     

聚苯胺修饰活性炭电极的电化学性能

有机体系下,采用循环伏安法(CV)在活性炭电极表面电聚合聚苯胺制备聚苯胺/活性炭复合电极,通过循环伏安、恒流充放电和电化学交流阻抗谱(EIS)测试了电极的电化学特性,结果表明,聚苯胺/活性炭复合电极具有良好的电容行为,在-1.0～1.5V参比极为Ag/AgCl,测试区间内具有较大的电化学容量,电极比电容高达276F·g-1,较活性炭电极的比电容92F·g-1有了很大提高.并且交流阻抗法测得活性炭电极的电荷转移电阻Rct为4.9Ω,而复合电极Rct仅2.4Ω.1000次充放电测试后,复合电极比电容仅衰减15.7%.由此表明,在有机体系下聚苯胺/活性炭复合电极是一种具有良好循环寿命和高比电容的复合电极材料.     

二氧化锰在Li2SO4水溶液中的电容性能研究

采用化学共沉淀法制备了超级电容器电极材料MnO2．采用XRD对其结构进行表征，并用循环伏安、交流阻抗、恒流充放电等测试手段研究了材料在1mol／L Li2SO4电解液中的电容性能．结果表明，MnO：电极在1mol／L Li2SO4电解液中具有优良的电容性能，以3mA／cm^2电流密度恒流充放电时，单电极比容量可达239．9F／g．经1000次恒流充放电循环后，电极比容量下降了11．7％．Nyquist曲线显示电极的电荷转移电阻较小．     

二氧化锰电化学电容器电极材料的研究

用化学共沉淀法制得MnO2电化学电容器电极材料,采用X射线衍射（XRD）、红外光谱（IR）、X射线光电子能谱（XPS）、循环伏安（CV）、恒电流充放电和交流阻抗测试对该材料的晶体结构、化学成分及电化学性能进行了表征和测试。物相测试表明该电极材料为水合无定型α-MnO2。用该电极材料制得的电化学电容器兼具双电层电容和法拉第准电容两种电荷储存机理,且以双电层电容为主。循环伏安测试和恒流充放电测试均表明,电极在Na2SO4溶液中比在KOH溶液中表现出更好的电容性,而且比容量随扫描速率和电流的增大而减少。在10mA的充放电流下测得的单电极比容量可达307.5F/g。     

MnMOF基多孔碳/氧化锰复合结构材料及其超级电容器性能研究

采用水热法制备了纯度较高的前驱体金属有机骨架化合物(Mn-MOF),并在不同温度下对其进行高温煅烧,得到了多孔碳/氧化锰(C/MnO)复合结构材料.运用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对该多孔C/MnO材料进行结构表征,并通过循环伏安、恒流充放电等测试方法考察其作为电极材料的超级电容器的电化学性能.结果表明,制备的多孔C/MnO复合结构材料的比电容在800℃煅烧温度下电流密度为0.5 A·g~(-1)时达到最大,为375.0 F·g~(-1).此结果可为多孔C/MnO复合结构材料开辟新的研究方向.     

多孔纳米Ni3S2的制备及其电化学性能研究

通过两步液相法合成了生长在泡沫镍上的具有多孔结构的纳米Ni_3S_2,分别用XRD,SEM对材料进行了物相和微观形貌表征,并利用电化学工作站测试了其电化学性能.实验结果表明,利用(NH_4)_2S_2O_8氧化泡沫镍时反应温度应在70℃以上,反应时间在3 h以上,合成的电极材料表面呈多孔薄层的三维结构,孔径大小分布广,并且薄层之间没有互相重叠的现象.循环伏安曲线及恒流充放电曲线显示,Ni_3S_2电极材料具有良好的可逆性,明显的电池电容特点.当电流密度增大10倍时,比电容只下降了35.5%,具有良好的倍率性能.由交流阻抗谱图可知,高频区电阻率为0.91Ω,低频区直线斜率大,表明材料具有良好的导电性.当电极材料充放电次数从0增加到1 000次时,比电容由1 015.4 F·g~(-1)增加到1 222.7 F·g~(-1),增加了20.4%,表明制备的Ni_3S_2具有良好的循环稳定性.     

电化学合成γ-MnO2/PANI复合材料及性能研究

用超声波法合成γ相二氧化锰(γ-MnO2),然后通过循环伏安法在γ-MnO2颗粒表面电聚合聚苯胺(PANI),合成PANI/MnO2复合电极. 应用恒流充放电方法测试样品的电化学性能,结果表明γ-MnO2电极材料在电流密度500 mA/g时,比电容为210 F/g,而复合材料电极比电容为500 F/g,相比γ-MnO2电极材料提高了1.38倍.     

硝酸改性活性炭电极材料的电化学性能研究

以浓度为65%的硝酸对商品活性炭进行改性,利用傅里叶-红外光谱和N_2吸附-脱附仪分别表征改性前后活性炭电极材料的表面化学性质和孔结构参数,用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等电化学方法研究了它们在6 mol·L~(-1)KOH电解液中的电化学性能.结果表明,尽管改性活性炭的比表面积和孔径参数均有一定程度下降,但其比电容却增加,高达254.3 F·g~(-1),比改性前提高了18.0%.同时,活性炭的频率响应特性增强,电阻明显减小.     

无定型MnO2的合成及电化学性能研究

以KMnO4、MnCl2和KOH为原料利用液相化学共沉淀法制备了MnO2电极材料,通过X-射线衍射、扫描电子显微镜、比表面积分析、热重分析、循环伏安法和恒流充放电等测试手段对所合成材料的物理性质和电化学性能进行了表征.研究结果表明:该材料为无定型结构α-MnO2,比表面积高达90 m2·g-1,在0.5 mol·L-1 Li2SO4电解液中的电势窗口为0～0.8 V（vs.SCE）,在扫描速率为1 mV·s-1时的比电容高达110.2 F·g-1,漏电流为0.117 mA,经500次充放电后仍有良好的循环稳定性.     

聚合物共混法制备超级电容器用多孔炭材料

以酚醛树脂为前驱体,以聚乙二醇为致孔剂,采用聚合物共混法制备超级电容器用中孔炭电极材料. 采用N2吸附法测试了炭材料的比表面积和孔结构参数. 采用恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等评价了其在1mol·L-1Et4NBF4/PC有机电解液中的电化学双电层电容性能. 结果表明,酚醛树脂和聚乙二醇等比例共混炭化制备的多孔炭的比表面积为618m2·g-1,中孔率为59.7%,比电容为32F·g-1,大电流性能和循环性能良好.     

水热法制备Co3O4及其超电容性能的研究

以硝酸钴为原料、尿素为沉淀剂、柠檬酸三纳为模板,用水热法制备了Co3O4,并采用循环伏安、恒流充放电等方法研究了样品的电化学性能.结果表明,Co3O4电极在6mol·L-1KOH溶液中、在0～0.4V电位范围内、电流密度为5mA·cm2时,单电级比电容可达900F·g-1.     

Ni(OH)_2/USY分子筛复合材料的制备及其超级电容性能

以USY分子筛为模板,用液相共沉淀方法合成出Ni(OH)2/USY复合材料.用XRD、TEM对Ni(OH)2/USY复合材料的微观结构进行表征分析.结果表明,纳米级高分散、疏松填充的Ni(OH)2材料具有良好的电解质OH-离子电化学可及性和快的扩散速率,循环伏安和恒流充放电测试均表明该材料具有良好的超级电容特性,该材料的单电极比电容高达1 670 F/g.     

超级电容器材料MnO2在有机电解液中的电化学性能

采用固相合成法制备了MnO2超级电容器材料,并用X射线衍射(XRD)、循环伏安、交流阻抗、恒流充放电及循环寿命测试等方法对所制得的MnO2电极材料的结构和电化学特性进行了研究.结果表明所制备的MnO2为无定形结构,该电极材料在有机电解液1.0 mol·L-1 LiClO4/AN中比在1.0 mol·L-1 LiClO4/EC+DMC中有更好的电化学性能,电位窗口为0.1～1.1 V(vs.Ag),比电容达171.2 F/g,并具有良好的准电容特性.在1.0 mol·L-1 LiClO4/AN有机电解液中,该电极以1.0 mA/cm2充放电电流密度循环5 000次衰减仅为1.3%,显示了良好的循环寿命.     

超声-浸渍法制备介孔MnO_2及其性质表征

采用超声-浸渍法,以SBA-15为硬模板、Mn(NO_3)_2为锰源制备出介孔MnO_2. 采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、氮气吸附-脱附以及热重-差热方法(TG/DTA)对样品的物理结构进行表征;用恒流充放电、循环伏安和电化学阻抗(EIS)考察样品作为超级电容器电极材料的性能. 结果表明,样品MnO_2复制了SBA-15的介孔结构,比表面积、平均孔径分别为282m~2·g~(-1)和2.75nm;介孔MnO_2作为超级电容器电极材料,具有良好的动力学可逆性,电荷转移电阻小,电化学活性较高,首次放电比容量为285F·g~(-1),循环500次后仍保持在210F·g~(-1).     

黄豆渣基多孔炭的制备及其超高电容的研究

以废弃物黄豆渣为原料,采用KOH化学活化方法制备了氮掺杂的高比表面积多孔炭材料.通过N2吸附-脱附、SEM、TEM和XPS等方法表征了黄豆渣基炭材料的孔道结构和表面性质.以此炭材料为电极材料,分别以1mol·L-1 H2SO4和6mol·L-1 KOH为电解液组装成超级电容器,利用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等电化学测试方法研究其电化学电容性能并详细阐释了其电容形成机制.结果表明,通过调节活化剂KOH与原料的质量比,可以得到不同比表面积和氮掺杂含量的炭材料,活化后的炭材料在1mol·L-1 H2SO4和6mol·L-1 KOH电解液中的电容值分别达到了410F·g-1和425F·g-1,且在氢氧化钾电解液中10A·g-1的大电流密度下,电容值仍能保持275F·g-1以上.     

δ-MnO_2纳米线的制备与电化学性能

以MnSO_4、(NH_4)_2S_2O_8为反应物,(NH_4)_2SO_4为模板试剂,利用水热法制备了δ-MnO_2纳米线.分别采用XRD、SEM、N_2吸附/脱附等方法对试样的晶体结构、形貌、比表面积进行了表征.用循环伏安、恒流充放电、交流阻抗和循环稳定性测试等方法测试其电化学性能.结果表明:δ-MnO_2具有纳米线状结构和较大的比表面积(82.43 m~2·g~(-1)),在6 mol·L~(-1)KOH电解液中,当扫描速率为2 m V·s~(-1)时,δ-MnO_2纳米线的比电容为127.60 F·g~(-1),高于β-MnO_2的比电容(60.89 F·g~(-1)),充放电循环2 500次后其容量和库仑效率保持稳定.在电流密度为0.4 A·g~(-1)时,组装的AC/6 mol·L~(-1)KOH/δ-MnO_2装置的功率密度为36.45 W·kg~(-1),能量密度为10.33 Wh·kg~(-1).     

RGO/NiCo_2O_4复合电极材料制备及电化学性能研究

采用层-层自组装法制备了前驱体RGO/Ni-Co@Ni-foam(泡沫镍负载石墨烯/镍-钴金属化合物),并在高温下煅烧得到RGO/NiCo_2O_4@Ni-foam复合电极材料。运用X射线衍射仪、扫描电子显微镜以及能谱仪对多孔RGO/NiCo_2O_4@Ni-foam复合材料进行结构表征,并通过循环伏安、恒流充放电等测试方法考察了其作为电极材料的电化学性能。结果表明,制备的多孔RGO/NiCo_2O_4@Ni-foam复合电极材料的比电容在电流密度为0.5A/g时可达到444F/g,并且在经过1 000次循环实验后,比电容仍有342F/g。这表明多孔RGO/NiCo_2O_4@Ni-foam复合材料在超级电容器领域具有广阔的应用前景。