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纳米结构MnO2 电极材料的制备及其电容性能

2020-07-13刘亭亭彭玉丹吴启松

化学反应工程与工艺 2020年6期

刘亭亭,彭玉丹,吴启松

1.东北石油大学秦皇岛校区,河北 秦皇岛 066004;

2.河北环境工程学院环境科学系,河北 秦皇岛 066102;

3.安徽科技学院化学与材料工程学院,安徽 凤阳 233100

超级电容器作为一种高效、环保、新型的储能元件,具有快速充放电速率、高能量密度和功率密度、较宽的工作温度等优点,在电动汽车、发电站、军事、航空航天、可穿戴电子产品和便携式电子设备等领域均有相关应用[1]。

电极材料是影响超级电容器性能的关键因素,常见的电极材料有碳材料、过渡金属氧化物和导电聚合物[2]。MnO2是常见的过渡金属氧化物,含量丰富、环境友好,具有较高的理论比容量(1 370 F/g),因而应用前景广阔[3]。广大研究人员已成功合成了多种晶型、不同形貌的MnO2材料,其主要有α,β,γ和δ几种晶型[4],有纳米线[5]、纳米棒[6]、纳米带[7]、纳米片[8]和花球状[9]等形貌。不同的形貌结构对材料的电化学性能有着不同的影响,一维纳米线结构可以加速沿着轴向的电子传输,二维MnO2纳米片拥有较大的表面积,能够为离子提供足够多的活性位点和转移离子通道。本工作以高锰酸钾为氧化剂、盐酸为还原剂,采用水热法制备MnO2,探究不同反应温度对所得MnO2形貌及其电化学性能的影响。

1 实 验

1.1 材料制备

称取0.45 g(即0.01 mol)KMnO4(分析纯)加入40 mL 去离子水中,室温下机械搅拌;再加入10 mL 盐酸(分析纯)溶液,混合均匀后转入反应釜。将反应釜置于恒温鼓风干燥箱中,分别于给定温度下(20,40,60,80,100 和120 ℃)反应12 h。将反应所得沉淀物洗涤、烘干、研磨后备用。不同温度下所得样品分别标记为MO-20,MO-40,MO-60,MO-80,MO-100 和MO-120。……

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