石墨烯/二氧化锰复合材料的电化学性能

2013-10-18 徐 晓 北京化工大学,教育部碳纤维及功能高分子重点实验室

  通过共沉淀法制备了石墨烯/二氧化锰复合材料,研究了不同质量比的石墨烯与二氧化锰对复合材料结构与性能的影响。通过X 射线衍射分析了复合材料的微观结构,用扫描电子显微镜观察复合材料的表面形貌,用恒流充放电、循环伏安及交流阻抗谱研究复合材料的电化学性能。结果表明:制备的复合材料中二氧化锰为α 型二氧化锰,其中,当石墨烯质量分数为26.5%的复合材料具有良好的电化学性能,当以6 mol/L 的KOH 溶液为电解质时,其比电容达到313 F·g–1,循环伏安测试表明其电化学可逆性较好。

  非常电解电阻(电阻器)(电烧杯)(电干净的器皿)器,不是些环保型的储蓄力量安全装置,具备有期限长,力量硬度高,不可逆转性强等结构特征。因为电生物学非常电解电阻(电阻器)(电烧杯)(电干净的器皿)器(electrochemical supercapacitor,ESC)在中国移动通迅、企业信息技術、航空和航空航天信息技术等这个领域的源源不断运用软件,ESC 越来越多越由于老百姓的重视。非常电解电阻(电阻器)(电烧杯)(电干净的器皿)器的电级食材材质材质关键犯过度合金原料脱色的物,炭材质已经导电高聚物物3 种。二脱色的锰为过度合金原料脱色的物,价值低,电生物学活力性强,区域环境亲善性强。纯二脱色的锰的的理论比电解电阻(电阻器)(电烧杯)(电干净的器皿)量能做到1 370F/g,不是些很有发展潜力的电级食材材质材质。然而,纯二脱色的锰的反复固定能力差,低导电性等缺陷造成了二脱色的锰真实运用软件的难点。有许多科研表面,二脱色的锰能够借助改善来兑换效果更好的电解电阻(电阻器)(电烧杯)(电干净的器皿)性方面。二脱色的锰与炭材质的挽回是比较近科研的焦点,借助反复固定性分析好的炭材质与二脱色的锰挽回来挺高其电解电阻(电阻器)(电烧杯)(电干净的器皿)性方面。二脱色的锰与活力性炭、碳微米管、介孔碳、炭黑、纳米材料挽回制取电级食材材质均有新闻[4–8]。纳米材料与二脱色的锰挽回的最简单的方法有微波射频法、电生物学积累法和软生物学法等。   用到共结晶法治备纳米相关的用料/二钝化锰塑料型相关的用料,各个于所有关报道的准备措施,这一措施必备的实验室具体条件很简单易行,易基本操作。用到纳米相关的用料与二钝化锰的塑料型,使用纳米相关的用料许许多多的比漆层积,高导电性和二钝化锰较高的余量,凭借将二钝化锰负载内阻在纳米相关的用料漆层上,增强二钝化锰比漆层积的的同时削减了塑料型相关的用料的内阻,最后增强了电检查是否特性。且凭借准备各个质理比的塑料型相关的用料,热议二钝化锰所增长率例对塑料型相关的用料特性的影向,并获得了了二钝化锰与纳米相关的用料绝佳质理比。

1、实验

  1.1、试 剂

  天然石墨(粒径为32 μm,上海一帆石墨有限公司产),硝酸钠(分析纯,北京益利精细化学品有限公司),浓硫酸(98%,分析纯,北京益利精细化学品有限公司),高锰酸钾(分析纯,北京益利精细化学品有限公司),醋酸锰(分析纯,北京益利精细化学品有限公司),聚四氟乙烯(poly tetra fluoro ethylene,PTFE,质量分数18%),乙炔黑。

  1.2、石墨稀准备

  通过Hummers 法制备氧化石墨(GO)。将3 g 天然石墨与1.5 g 硝酸钠在适量浓硫酸中混合均匀,在冰水浴下缓慢加入9 g 高锰酸钾,控制温度不超过15 ℃反应1 h,转入35 ℃水浴锅中继续反应1 h,待中温反应结束后,缓慢向反应体系中加入适量去离子水,期间控制温度不超过50 ℃,然后转移至98 ℃水浴中进行高温反应30 min,最后加入适量去离子水和15 mL 双氧水,反应结束。将获得的样品分别用10%的盐酸和去离子水洗涤,直至体系内没硫酸根离子存在,烘干后待用。将制得的GO 置入1 050 ℃的马弗炉中热解30s,取出后分散在无水乙醇中以100 W 功率超声2 h,过滤洗涤后烘干研磨,获得石墨烯。

  1.3、二硫化锰/石墨烯材质塑料材质的提纯   将制取的石墨稀装修材料分散性在去铝铁离子水里面的,参与很大量的高锰酸钾,打料匀后极慢加入适量0.01 mol/L 的冰醋酸钠锰,抑制高锰酸钾与冰醋酸钠锰的有害物质的量之比2:3,滴完后反應已完成,各分为用去铝铁离子水和无水乙酸乙酯洗滌,抽滤,烘箱即刷快二防氧化锰/石墨稀装修材料塑料装修材料。反應方程式式为: 2MnO4– + 3Mn2+ + 2H2O = 5MnO2 + 4H+ (1)   适用所述步骤,分开 校准纳米食材与二钝化锰的比率来光催化原理复合食材食材,冶炼金属纳米食材产品品质总分分开 为59%、41.5%、33%、26.5%、21.3%,分开 创建为G/Mn-1、G/Mn-2、G/Mn-3、G/Mn-4、G/Mn-5。   1.4、实验英文参比电极及滤波电溶器的分离纯化   将可溶性化学物质、乙炔黑、PTFE 按高质量比值8:1:1的身材比例比调,入驻摄入足够含量无水甲醇比调成黏稠,不均的涂过到泡沫生成镍上,吹干24 h 后以10 MPa 的压力差差压片挤压成型,在6 mol/L 的KOH 饱和溶液中浸过6 h,以12 MPa 的压力差差压接制作成衣扣電池。   1.5、有机化学物质耐热性的测试英文   化学上測試所使用的的电解设备液均为6 mol/L 的KOH 盐溶液,測試管理管理体系为两金属电极管理管理体系。恒流充蓄动力电池放电測試在LAND 动力电池測試装置(南昌金诺网上十分有限机构,CT-2001A)勤奋努力行,比电阻C(F·g–1)的计算方式换算公式换算 C=2IΔt/ mΔV(2)   式中:Δt、ΔV 为蓄电池充电过程中 中准确时差和电势差,方主要为s 和V;I 为蓄电池充电的固定电压,方为mA;m 为单一探针中活力性化学物质的水平,方为mg。巡环系统伏安及沟通座谈会输出电位差检查在使用芬兰Princeten Applied Research 品牌263A 型Potentiostat/Galvanastat仪。巡环系统伏安检查的扫视数率为5 mV/s,沟通座谈会输出电位差的检查频次区域为100 kHz~10 mHz。

3、结论

  经由回归腐蚀石墨法冶备了纳米涂料,经由共悠长岁月中法冶备了二腐蚀锰/纳米涂料软型涂料。经由XRD和SEM 定性分析,所备制的软型涂料中的二腐蚀锰匀的分散式在纳米涂料单单从表面,其心得度较低,心得环节的晶态关键为α-MnO2。对比差异纳米涂料质理结果的软型涂料的表观形貌,产品的心得实际情况,并且电普通机械自测求得,当纳米涂料质理结果为26.5%时,所得额到的软型涂料有着好一点的电普通机械能,恒流充电池充电自测比电阻到达313 F/g,在循环系统往复伏安自测中含相似圆形的循环系统往复伏安折线,有着优良的不可逆转性。