水热时间和低温热处理对δ-MnO_2电容性能的影响

以高锰酸钾(KMnO4)为原料,在不同反应时间下水热法制备δ-MnO_2,同时对不同反应时间制备的δ-MnO_2进行300℃低温热处理。通过SEM揭示δ-MnO_2的生长机理,采用SEM、TEM和XRD对δ-MnO_2的形貌和结晶度进行表征,利用N2吸附-脱附法表征δ-MnO_2的比表面积,通过恒电流充放电、循环伏安法和交流阻抗法对δ-MnO_2的电化学性能进行测试。实验结果表明:随着水热时间的延长,δ-MnO_2的结晶度依次增加,比电容逐渐增大;当电流密度为0.1A/g时,10h的样品在1 M Na2SO4电解液中比电容高达264F/g,展现出最优的比电容。进一步对水热样品进行300℃低温热处理,结晶度进一步提高的同时物理吸附水大量丢失,导致比电容均出现下降。结果证实了δ-MnO_2的结晶度和表面的物理吸附水对电容性能都具有贡献作用,二者缺一不可。δ-MnO_2随着结晶度的提高,层状结构越趋稳定,存储离子电荷的能力不断增强,同时材料表面的物理吸附水有助于提高电解液与电极材料之间的浸润性,降低电荷转移电阻,产生较大的赝电容。