纳米α-MnO_2/活性炭混合超级电容器的性能

研究了以纳米α-MnO2和活性炭(AC)为电极材料的超级电容器,分别对纳米α-MnO2的制备、电解液浓度的影响进行了研究,组装了MnO2/KOH/MnO2、AC/KOH/AC、MnO2/KOH/AC三种类型的模拟电容器,用循环伏安、恒流充放电、自放电以及时间常数法对电极和电容器进行性能测试,发现当电解液KOH浓度为7mol.L-1时,混合超级电容器性能最佳,α-MnO2单电极比电容可达237F.g-1,混合电容器工作电压高达1.5V,并且具有良好的大电流放电性能和较好的循环寿命,实验还表明混合超级电容器具有极低的自放电率.

α-MnO_2负载纳米Au催化剂低温催化氧化CO和苯的性能

以尿素为沉淀剂用沉积-沉淀法制备了α-MnO2负载Au催化剂xAu/α-MnO2(x=0-7(对应的Au负载量(质量分数)分别为0-7%)),使用X射线粉末衍射(XRD)、N2-吸附/脱附、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和H2-程序升温还原(H2-TPR)等技术对所制样品进行了表征,并测定其对CO和苯的催化氧化性能.XRD结果表明,负载Au对α-MnO2载体结构影响不大,随Au含量的增加,Au颗粒明显增大.N2-吸附/脱附和TEM结果表明,Au的加入对xAu/α-MnO2的比表面积、孔容和孔径等结构性能影响较小,表明Au分布在α-MnO2载体表面,未阻塞其孔道.XPS结果表明,随着Au负载量的增加,xAu/α-MnO2中的O2-/(O22-或O-)、Mn4+/Mn3+和Au3+/Au0的摩尔比在增加,表明其晶格氧、Mn4+和Au3+的浓度在增加.由于贵金属的溢氢作用,Au明显促进xAu/α-MnO2氧化还原能力,其中3Au/α-MnO2具有最高的氧化还原性.负载Au明显影响xAu/α-MnO2样品的催化活性,xAu/α-MnO2的催化性能与Au的分散性、氧化还原性能及表面氧物种的种类密切相关,其中3Au/α-MnO2显示出最佳活性,其催化氧化CO的T90=80°C,苯的T90=200°C.

纳米α-MnO_2的制备及其性能研究

用溶胶－凝胶法制备纳米级α－ＭｎＯ２，并对实验条件进行了讨论．对所得的样品进行了ＸＲＤ、ＩＣＰ、ＴＥＭ、化学分析、恒流放电、循环伏安等一系列测试，并与国际一号样（Ｉ．Ｃ．ＮＯ．１电解二氧化锰）相比较．虽然纳米级α－ＭｎＯ２的单独放电性能并不好，但是当纳米级α－ＭｎＯ２以一定比例与Ｉ．Ｃ．Ｎｏ．１号样混合时，在浅度和深度放电区内的放电容量都比Ｉ．Ｃ．Ｎｏ．１高．

不同质量比PANI/α-MnO_2超级电容器材料的制备及表征

在酸性条件下采用液相共沉淀法合成球状和海胆状的α-MnO2,并以α-MnO2为氧化剂,H2SO4溶液为介质,引发苯胺聚合制备得到不同质量比的聚苯胺(PANI)/α-MnO2复合物。采用XRD、FTIR、SEM等法对材料的形貌和物相进行表征,同时采用循环伏安、计时电位法考察了PANI/α-MnO2复合物在1 mol/L Na2SO4水系电解液中的电化学性能。结果表明,起始原料m(苯胺)∶m(α-MnO2)=1∶3制备的PANI/α-MnO2复合物,在制备电极过程中其质量未到α-MnO2质量一半的条件下,PANI/α-MnO2复合物的比电容达到64.58 F/g,是所合成的α-MnO2比电容(43.49 F/g)的1.48倍,且经过600次循环,其比电容保持率在85%以上,而α-MnO2只有57%的比电容保持率。

酸法合成改性α—δ—MnO_2电极可充性研究

本文通过酸法合成一种改性α-δ-MnO_2。利用X—射线衍射仪对合成样品进行了检测。并用循环伏安法和恒流充放法对其可充性进行了研究。

纳米α-MnO_2的微乳液法制备及其在锌离子电池中的性能

针对高性能锌离子电池的制备,在AOT/异辛烷反相微乳液体系中,以KMnO4为氧化剂,琥珀酸二(2-乙基己酯)磺酸钠(AOT)同时作为表面活性剂和还原剂制备了纳米α-MnO2。借助X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和恒流充放电测试等手段研究了反应温度对粉体晶型和结构形貌及其在模拟锌离子电池中的放电容量和循环性能的影响。结果表明:所制备的粉体为高纯度弱结晶性纳米α-MnO2,且随着反应温度的提高,粉体由无定形态逐渐向三维刺球状颗粒转变,但粉体团聚加重。反应温度为40℃时制备的样品在30mg/cm2高活性物质载量、100mA/g和1000mA/g放电速率下电极比容量分别为212.6mAh/g和98mAh/g,相对于普通低温固相反应法制备的MnO2,放电比容量、高倍率放电性能和循环性能均明显提高。

BSA与α-MnO_2及δ-MnO_2间的界面吸附作用

比较研究了牛血清白蛋白（BSA）与α-MnO2和δ-MnO2的界面吸附作用及其影响因素。结果表明，BSA在两种MnO2颗粒物表面有明显的吸附，且δ-MnO2比α-MnO2对BSA的吸附能力略强。pH3．8—8．0范围内，BSA在α-MnO2和δ-MnO2上的吸附率随pH的升高而减小，pH3．8条件下，α-MnO2上的吸附率为88．2％，δ-MnO2上的吸附率为94．0％。BSA在α-MnO2和δ-MnO2上的吸附量均随BSA浓度的增加而增大，吸附率随NaCl浓度的增加而减小。BSA在甜MnO2上的吸附具有很高的不可逆性，δ-MnO2上的吸附完全不可逆。吸附过程中BSA发生解螺旋作用，引起结构熵增大。

锂空气电池α-MnO_2纳米线催化剂的合成及表征

锂空气电池具有与汽油相当的理论能量密度,成为电动汽车最具潜力的动力源。通过水热法制备了锂空气电池的空气电极催化剂α-MnO_2纳米线。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜等仪器对催化剂的结构与表面形貌进行了表征。通过充放电测试和循环伏安测试,研究并比较了α-MnO_2、商业二氧化锰和导电炭黑(Super P)电化学性能的区别。测试结果表明,以α-MnO_2作为催化剂的锂空气电池首次放电比容量可达10163.2mAh/g,首次充放电库伦效率为87.6%,可稳定循环超过15次,具有良好的电化学性能。

水热法合成超长γ-MnOOH和α-MnO_2亚微米/纳米线

采用水热法,以KMnO_4和MnSO_4为前驱物,使用十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)、聚乙二醇(PEG)等表面活性剂,通过对反应物比例、温度、反应时间及表面活性剂等条件的调控,分别合成了γ-MnOOH、α-MnO_2超长纳米线及亚微米/纳米棒。分别采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对产物结构及形貌进行了表征。结果表明,MnOOH为γ相,改变条件可分别得到直径约100 nm的超长纳米线和直径约为200 nm的亚微米/纳米棒:不同条件所得MnO_2均为a相、分别为直径约100 nm,长度超过20/μm纳米线和直径小于100 nm的放射状棒束。

α-MnO_2纳米针的合成及其对刚果红的吸附性能

采用水热法合成了α-MnO2纳米材料,用于废水处理,研究了其对刚果红染料的吸附性能。结果显示,α-MnO2纳米材料具有均匀的针状形貌,对于刚果红具有非常优异的吸附性能,最大吸附量可达154.08 mg/g,是一种优良的吸附剂,在废水的处理上具有巨大的应用潜能。

α-MnO2/Mn2O3/AISI304丝网整体式催化剂的制备及催化燃烧碳烟性能研究

采用两步水热法制备α-MnO2/Mn2O3/AIS304丝网整体式催化剂,首先通过尿素水热法在AISI304丝网上生长Mn2O3涂层;然后在涂层表面原位生成以α-MnO2为活性组分的催化剂。利用XRD、SEM、N2吸附-脱附、H2-TPR等对催化剂进行表征考察了不同焙烧温度对整体式催化剂结构和碳烟催化燃烧性能的影响。结果表明,培烧温度为700℃时,Mn-Nit-700的活性组分以α-MnO2纳米棒为主具有更加丰富的表面活性氧物种(焙烧温度<500℃),有利于碳烟的催化燃烧反应。在O2/N2氛围下,Mn-Nit-700催化剂的催化燃烧碳烟性能最佳(T50=388℃),CO2选择性为100%同时具有较佳的抗水性能。

热处理对纳米α-MnO_2电容特性的影响

采用化学沉淀法制备出超级电容器用纳米MnO2电极材料,研究了热处理工艺对MnO2电容性能的影响。结果表明,产物主相为α-MnO2,粒度分布较均匀,在50～100 nm;热处理温度和时间对MnO2的电容性能有着重要影响。将在300℃热处理3 h的MnO2与活性炭电极组成非对称超级电容器,循环充放电500次,容量仅衰减2.24%;在电流密度为500 mA/g时,比电容量达302.52 F/g。

纳米α-MnO_2形貌调控方法初探

以KMnO4、十二烷基醇聚氧乙烯(3)醚(AEO-3)、聚乙二醇400(PEG400)为原料,采用常温液相还原反应法成功制备出球形和棒状纳米-αMnO2。分析了PEG400添加量对产物形貌、大小的影响,采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等测试手段对产物进行了表征,结果表明,PEG400在-αMnO2形貌调控方面起着重要的作用。

固相合成MnO_2纳米棒的电容性能及其PbO改性研究

本文采用表面活性剂(PEG-400)辅助固相氧化法制备了二氧化锰纳米棒。借助X-射线衍射测试(XRD)、红外光谱测试(FT-IR)和透射电镜(TEM)等对产物晶型结构、形貌大小等进行了分析。测试结果表明所得样品为α-MnO2,其平均直径为10～15nm左右,平均长度在100～150nm左右。通过循环伏安法和恒流充放电测试探讨了所得MnO2纳米棒的超级电容器性能,试验结果表明:电流为2.0mA时,所得电极的初始放电比容量为88F/g。掺杂2%PbO的改性MnO2具有更好的电容性能,当充放电电流为2.0mA时,该改性MnO2的放电比容量为109F/g,比改性前提高了约24%。

球形α-MnO_2的制备及其电化学性能

研究了α-MnO2球的合成,利用各种检测方法对样品的形貌、结构进行表征,并对所得样品的电化学性能进行了测试。SEM和TEM分析表明所合成产物是由直径0.3～3μm的球形颗粒构成。样品的电容性能研究表明,实验合成的样品的电容性能较好,电容的稳定性好,是理想的超级电容器的电极材料。

液相沉淀法制备的棒状α-MnO_2研究

采用硫酸锰和高锰酸钾为原料,用液相沉淀法制备α-MnO2,经XRD、SEM、差热热重、循环伏安和恒流充放电测表征分析.结果表明,硫酸锰和高锰酸钾在80℃的条件下,反应4h,得到分散均匀、棒径约10 ～20 nm的α-MnO2粉体,在1 mol/L的Na2SO4电解液中扫描速度为75 mV/s,表现出较好的循环特性,300 mA/g恒流充放电,比电容为112.6 F/g,阻抗为0.75 Ω.

溶菌酶与α-MnO_2间的界面吸附作用

研究了溶菌酶(LSZ)与α-MnO2的界面吸附作用及其影响因素。结果表明,体系pH值是影响LSZ在α-MnO2表面吸附、脱附的重要因素。在pH3.8～10.8范围内,LSZ的吸附率随着体系pH值的升高而大致呈上升趋势。在较低pH值范围内(pH<7.1),LSZ的脱附率随pH的升高增幅较大;在较高pH值范围内(pH>7.1),LSZ的脱附率则随pH的升高而略微下降。但是,LSZ自α-MnO2表面的脱附率在各pH值下均处于较低水平,吸附反应具有较高的不可逆性。LSZ在α-MnO2表面的吸附率随离子强度的增大而增大,然而Na+、Ca2+和Mg2+3种离子对LSZ吸附率的影响没有差别。LSZ的等温吸附曲线符合Langmuir吸附方程式,形状呈L型。FTIR进一步证明,α-MnO2表面的确有LSZ分子吸附;吸附态LSZ分子的空间构象发生了改变。

廉价模板法制备MnO_2纳米棒及其电容特性研究

该文以可再生、廉价、天然多孔的锯末为模板,采用化学溶液浸渍法合成了MnO2纳米棒.TEM,FTIR,XRD测试结果表明,所得样品为α-MnO2纳米棒,其平均直径为15 nm左右,平均长度约为150 nm.循环伏安和恒流充放电测试结果表明:在1.0 mol?L-1的(NH4)2SO4电解液中,0～1.0 V(vs.SCE)电位区间内,充放电的电流密度分别为1 A?g-1和2 A?g-1时,所制备的α-MnO2的最高放电比电容分别达到了176 F?g-1和138 F?g-1.

β-MnO_2和α-Mn_2O_3纳米棒的自牺牲模板法制备、表征和应用

在150℃下,仅以高锰酸钾溶液和无水乙醇为原料,通过水热反应合成前驱体γ-Mn OOH纳米棒.以γ-Mn OOH纳米棒为自牺牲模板,分别在350和600℃下煅烧90 min,制备出高纯度的β-Mn O2和α-Mn2O3纳米棒.采用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）及热重分析（TGA）等对所制备的样品进行表征.结果表明,前驱物γ-Mn OOH为高纯度的纳米棒状晶体,直径约100-300 nm,长度可达数微米,且终产物β-Mn O2和α-Mn2O3均具有较高的纯度,也很好地保持了前驱物的纳米棒状结构.以二者为锰源,通过固相反应合成出尖晶石Li Mn2O4正极材料.当充放电倍率为0.5 C时,其首次放电比容量分别可达到120.4和123.9 m A·h/g,而且表现出良好的循环性能和倍率性能。

MnO_2电极在水系电解液中电容性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备出了纳米MnO2,通过X射线衍射试验表明产物是具有双链结构的α-MnO2。在3种浓度接近饱和的水系电解液:中性,强碱性,弱酸性中进行充放电测试。测试结果表明,MnO2电极在0.5mol/LK2SO4溶液中电位窗口只有0.3V,且比容量很低,仅有10.2F/g;在7.0mol/LKOH溶液中电位窗口达到1.0V,电容量为120.3F/g;在2.0mol/L(NH4)2SO4中电位窗口为0.4V,比容量可以达到94.6F/g。