多晶型MnO_(2)-Ru复合催化剂的制备及其电催化水解析氧性能的研究

在二氧化锰(MnO_(2))中引入杂原子是调整电化学水氧化催化活性位点的有效方法。在电催化析氧反应(OER)中,虽然已经研究出了许多MnO_(2)的改性方法,但很少有研究以MnO_(2)为主体,讨论MnO_(2)晶型对催化活性的影响。基于此,本文制备了4种晶型的MnO_(2)(α-MnO_(2)、β-MnO_(2)、γ-MnO_(2)和δ-MnO_(2)),并系统地研究了Ru加入MnO_(2)制备得到的催化剂(x-MnO_(2)-Ru)的OER性能。线性扫描伏安法和计时电位法测试结果表明,β-MnO_(2)在Ru加入后得到的催化剂(β-MnO_(2)-Ru)电化学性能最佳,在电流密度为10 mA·cm^(-2)时拥有300 mV的较低过电位,而且运行24 h后仍保持较好的催化活性。结合表征发现,β-MnO_(2)-Ru具有较多的Mn^(3+)和缺陷氧空位,从而具有优异的电催化性能。

多晶型MnO_(2)改善富锂锰基正极材料的电化学性能

富锂锰基正极材料由于具有较高的理论比容量,被认为是下一代锂电池最有前途的正极材料之一。但在循环过程中存在比容量低、倍率性能差、衰减速度快等问题。基于此,本文采用水热法制备了多晶型MnO_(2)材料,并利用湿化学研磨法结合热处理工艺对商业富锂锰基正极材料进行了表面包覆改性。通过循环伏安、恒流充放电及电化学阻抗谱对所得材料进行电化学性能测试,并通过包覆前后材料电化学性能的变化研究了多晶型MnO_(2)对富锂锰基正极材料电化学性能的影响。结果表明,β-MnO_(2)的电化学性能最佳,其初始比容量在0.1 C下达到292.2 mAh·g^(-1),在0.1~5.0 C的倍率下容量保持率为56.3%,在1 C下循环50次后容量保持率为81.6%。通过EIS测试得出β-MnO_(2)的包覆改善了原样品电化学反应过程中的电化学动力学。