CoOOH/MnO_2/石墨烯复合材料的合成及其超级电容性能

以热剥离石墨烯为基底,通过一步水热法制备了CoOOH/MnO_2/石墨烯复合材料。采用XRD、SEM和TGA等技术对产品进行了表征。利用循环伏安法和恒电流充放电研究并比较了各单一材料与复合材料的电容性能。结果表明:CoOOH/MnO_2/石墨烯复合材料中石墨烯含量为65%时,比电容量最大高达509.00F/g。研究还发现复合材料具有相当好的循环稳定性能,循环1000次之后电容保持率高达84.45%,高于CoOOH/MnO_2纳米材料(63.95%)。

MnO_2/石墨烯复合电极材料的制备与储能性能

以葡萄糖为还原剂,天然石墨片为原料,采用Hummer法制备了石墨烯粉末(Graphene);并以该产物、KMnO4和HCl为原料,采用水热法制备了MnO2/Graphene复合材料。用扫描电子显微镜和X射线衍射对所制备的复合材料进行了表征,结果表明,水热法制备的MnO2材料为纯的α-MnO2相,且石墨烯粉末的加入并没有影响MnO2的晶体结构。在1mol/L Na2SO4电解液中进行了循环伏安和计时电位扫描测试,电极材料电化学性能稳定,具有较好的可逆性,在1.27mA/cm2电流密度下进行充放电测试时,电极比电容为147.9F/g;再循环1000次后,电极仍能保持稳定的电容,是一种理想的电化学电极材料。

热电池MnO_2/石墨烯正极制备及电性能研究

采用水热法合成了MnO_2/石墨烯复合材料,通过扫描电子显微镜(SEM)分析了材料的表面形貌,通过X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)表征了材料的晶相结构和组成,采用恒流放电的方式对Li Si/Li Cl-KCl/(MnO_2/G)单体电池进行了电性能的测试。测试结果表明反应体系中加入GO后获得的材料由大量的纳米花球式和纳米棒式结构无规则的交织排列在一起,α-MnO_2纳米簇结构依附在石墨烯纳米片上;产物在2θ为22°~27°时出现了较宽的无序堆叠的石墨烯的衍射峰;Mn元素氧化后离子状态为Mn4+;Li Si/Li Cl-KCl/(MnO_2/G)单体电池有两个放电平台,分别为2.58 V、1.96 V,放电电压截止到1.0 V时,对应的放电比容量达到1150.2 m Ah/g。

多孔氮掺杂石墨烯/MnO2的制备及其电化学性能

用双氧水造孔得到多孔氧化石墨,以尿素为氮源,通过水热法得到了多孔氮掺杂石墨烯(HNG)与MnO2的复合物HNG/MnO2。结果表明:HNG/MnO2在0. 5 A/g电流密度下的比电容可以达到246 F/g,当电流密度达10 A/g,比电容为172 F/g,可以保留70%的比电容。将HNG/MnO2作为正极与石墨烯水凝胶负极组装的非对称超级电容器,在0. 5 A/g可以贡献71 F/g的比电容,当电流升至5 A/g仍可有43 F/g的比电容,保持率为62%。此外,非对称超级电容器在5 A/g的电流密度下,稳定循环3000圈后仍可保留90. 8%的初始容量。

MnO2@Fe3O4/石墨烯复合材料对水中Pb(Ⅱ)的吸附

以氧化石墨烯(GO)为原料制备MnO2@Fe3O4/石墨烯(RGO),考察吸附过程中MnO2@Fe3O4/RGO投加量、溶液pH值、初始浓度和吸附时间等因素对Pb(Ⅱ)的去除率和吸附量的影响,并运用BET比表面积测试法计算MnO2@Fe3O4/RGO的比表面积和平均孔径,采用扫描电子显微镜(SEM),振动样品磁强计(VSM),X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等对样品进行表征.结果表明:MnO2@Fe3O4/RGO的比表面积为89.164m^2/g,孔容为0.284cm^3/g;随着pH值在2~10范围内增加,复合材料对Pb(Ⅱ)的去除率先增大后减小,pH=6时达到最大值.通过4种等温吸附模型(Langmuir、Freundlich、Temkin、D-R模型)和4种吸附动力学模型(伪一级动力学、伪二级动力学、Elovich、颗粒内扩散模型)拟合发现,MnO2@Fe3O4/RGO对Pb(Ⅱ)吸附符合伪二级动力学模型.吸附等温线更符合Langmiur模型,属于典型的单分子层吸附,以化学吸附为主,最大吸附量为265.3mg/g.

LiSi/LiNO_3-KNO_3/(MnO_2/石墨烯)热电池电性能研究

通过水热法合成制备了MnO_2/G复合材料,采用粉末压制工艺成功制备了LiSi/LiNO_3-KNO_3/(MnO_2/G)单体电池,利用XRD、DTA分析了MnO_2/G复合材料的结构及其与硝酸盐电解质的兼容性,采用恒流和脉冲两种放电模式研究了单体电池的电性能,并分析了放电温度和电流密度对电性能的影响。测试结果表明:温度和电流密度对电性能影响很大,在350℃测试温度下,放电平台比较平稳,有最高的放电容量;在30 mA/cm^2电流密度下,放电过程中有高且平稳的放电平台,平台电压截止2.0 V时,比容量达到639.5 mAh/g;该电池有较好的抗脉冲性能。

石墨烯气凝胶/MnO2复合材料强化电容去离子性能研究

选用石墨烯气凝胶(GA)作为载体,负载MnO2纳米颗粒,构建新型石墨烯气凝胶-MnO2复合材料(MnGA),并制备电容电极,研究复合材料的电容去离子性能。结果表明,MnO2在石墨烯片层上可形成一维线状结构,减弱石墨烯片层间的堆叠效应,提升材料电容,从而提高了电极的脱盐性能,最大电容脱盐量达到25.78 mg/g;NaCl溶液的初始浓度、供电电压和进水流速均会对电容脱盐量产生影响。

电沉积法制备石墨烯/MnO_2纳米复合电极的电容性能

采用循环伏安法,先在泡沫镍基体上沉积多孔结构的MnO_2纳米片,然后再沉积一层还原石墨烯,得到石墨烯/MnO_2复合材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)与X射线光电子能谱仪(XPS)分析该材料的形貌、结构与价态。采用循环伏安、恒流充放电和电化学交流阻抗技术测试材料的比电容、循环稳定性和阻抗。结果表明,MnO_2为纳米片状结构,石墨烯基本覆盖了MnO_2沉积层。MnO_2与石墨烯复合后,等效串联电阻由0.83Ω减小到0.4Ω,电荷转移电阻由9.34Ω下降到6.76Ω。在2 A/g充放电电流密度下,石墨烯/MnO_2复合电极的比电容为501 F/g,比MnO_2增大25%,在充放电循环3 000次后电容保持率为84%。

MnO_2/石墨烯水热合成及其在热电池中的应用

采用水热法合成了MnO_2/石墨烯复合材料,利用扫描电子显微镜法(SEM)、X射线衍射光谱法(XRD)、傅里叶变换红外光谱法(FT-IR)研究了反应物浓度对MnO_2/石墨烯产物形貌、结构、组成的影响;同时将MnO_2/石墨烯作为正极材料制备成单体热电池,进行脉冲放电曲线的测试。测试结果表明:随着反应体系中锰源浓度的降低,产物晶相结构发生了较大变化,由δ-MnO_2变成了α-MnO_2,产物形貌由花球式结构变成了纳米棒式结构。单体电池以10 m A/cm2,其间加以200 m A/cm2电流脉冲放电时,初始放电电压为3.192 V,放电过程中有高且平稳的放电平台;初始放电时电池内阻为3.63Ω,随着放电深度的增加,电池内阻呈现先减小后增加的变化趋势。

基于MnO_2纳米线-还原石墨烯复合修饰电极的多巴胺电化学检测

通过电化学还原法制备MnO_2纳米线/还原石墨烯复合修饰电极(MnO_2-RGO/GCE),用于多巴胺(DA)的检测。采用扫描电镜和X-射线粉末衍射对不同的修饰电极微观形貌进行了表征,优化了电化学还原条件和测定DA实验条件。此外,还研究DA在裸电极及RGO或MnO_2-RGO修饰电极上的循环伏安响应。MnO_2-RGO/GCE复合修饰电极实现AA、DA和UA氧化峰的有效分离,AA-DA和DA-UA的氧化峰电位差分别为268和128 m V。检测DA的线性范围为0.06~1.0μmol/L和1.0~80μmol/L,检出限为1.0 nmol/L(S/N=3)。制备的MnO_2-RGO/GCE成功用于人血清样品的多巴胺含量分析。

基于MnO2/石墨烯纳米材料的表面辅助激光解吸电离质谱在内毒素快速鉴定中的应用

利用大肠埃希菌(E.coli O111:B4)中提取精制的内毒素(Control standard endotoxin, CSE)为研究对象,以MnO2/石墨烯(MnO2/G)纳米复合材料为基质,建立了一种基于MnO2/G纳米材料的表面辅助激光解吸电离质谱(Surface-assisted laser desorption ionization mass spectrometry,SALDI-MS)的内毒素检测新方法.利用SALDI-MS方法可实现对不同注射液和饮用水中内毒素的快速鉴定与定量分析.与传统的鲎试剂检测方法相比,基于MnO2/G纳米复合材料的SALDI-MS方法具有操作简便、灵敏度高、分辨率高、检测速度快、高通量和耐盐性好等优点,有望应用于更多食品和药品中细菌内毒素的高通量快速筛查.

层状MnO2纳米带的插层质子化及其与氧化石墨烯复合材料的电化学性能

利用KMnO4和MnCl2在高浓度KOH溶液中发生氧化还原反应,再经200℃保温48 h后合成K^+插层的α-MnO2纳米材料,之后利用过硫酸铵进行质子化,并以氧化石墨烯水溶液作为溶剂制备氧化石墨烯(GO)复合物/层状MnO2(GO/MnO2)。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜等对制备的材料进行物相和形貌表征,并将其作为超级电容器的电极材料在1M KOH溶液中进行循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)等电化学性能测试。结果表明:K^+插层的MnO2具有纳米带形貌,长度可达5~12μm,宽约500 nm。质子化后仍可保持较高的结晶度和带状形貌。此外,通过复合GO,可显著提高MnO2的电化学性能,层状MnO2纳米带/GO复合物在0.5 A/g的电流密度下比电容高达750 F/g。

MnO_2-r-GO修饰阴极对沉积型微生物燃料电池(MFC)产电性能的影响

考察了MnO2-石墨烯(r-GO)修饰阴极对沉积型微生物燃料电池(SMFC)的产电性能和体系有机质去除率的影响.实验结果表明,采用MnO2和r-GO对SMFC阴极进行复合修饰,运行稳定后,MnO2-r-GO修饰阴极体系与空白阴极体系相比,最高产电电压从65.2 mV增大到325.7 mV;最大功率密度由0.28 mW.m-2增大到17.4 mW.m-2,并且体系的内阻由1157Ω显著降低到159Ω;空白阴极体系和MnO2-r-GO修饰阴极体系的COD去除率和氨氮(NH4+-N)去除率分别由25.8%和27.3%增大到37.0%和32.7%.

石墨烯/镍掺杂二氧化锰复合材料的电化学性能

通过液相共沉淀法制备了石墨烯/镍掺杂二氧化锰（MnO2）复合材料。用XRD、SEM分析复合材料的微观结构和表面形貌,用恒流充放电、循环伏安及交流阻抗研究复合材料的电化学性能。镍掺杂的Mn O2为α-MnO2,粒径约为50 nm。复合材料具有良好的电化学性能,在电解液2 mol/L KOH中0.5 A/g、-0.2-0.8 V时的比电容达到319 F/g,循环伏安测试结果表明,电化学可逆性较好。

微波水热法制备二氧化锰/石墨烯复合材料

用微波水热法,以乙醇作为还原剂,在60℃下加热4 h,一步制备二氧化锰(MnO2)/石墨烯复合材料。通过XRD、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电镜(TEM)等方法对产物进行分析,发现MnO2较好地分散在石墨烯表面。通过循环伏安和恒流充放电研究了产物的电化学性能:以100 mA/g的电流在0～0.8 V(vs.SCE)循环,制备的MnO2/石墨烯复合材料在1 mol/L的Li2SO4中的比电容为195 F/g。

MnO2/Gh的制备及对亚甲基蓝的降解研究

由氧化还原法成功合成出了MnO2/石墨烯(MnO2/Gh)复合材料。利用SEM、XRD、TGA等技术表征了该纳米粒子的表面形貌、晶型和热稳定性。考察了MnO2/Gh非均相电-Fenton体系对亚甲基蓝的降解效果。结果表明,在非均相体系中,δ-MnO2/Gh的催化效果优于γ-MnO2/Gh,在最优条件下,MnO2/Gh-0.8非均相电-Fenton体系对亚甲基蓝的去除率可达100%,COD的去除率可达89.61%,与传统的电催化反应相比分别提高了约40.99%和60.68%。该反应主要发生在催化剂的表面,并且循环使用5次后催化效果仅下降了6.37%,具有较高的稳定性。

石墨烯/线状二氧化锰的合成及性能

在300℃下、空气气氛中还原氧化石墨（GO），制得石墨烯（GN），并与二氧化锰（MnO2）复合，在异丙醇溶液中制备GN／MnO2复合材料。通过XRD、场发射扫描电子显微镜和高分辨拉曼光谱等方法，对产物进行分析。热还原制备的GN为薄的片层状结构；复合材料中，线状MnO2在片层状GN表面生长。用循环伏安和恒流充放电测试产物的电化学性能。在1mol／L Na2S04电解液中，当电流为100mA／g、电位为0-0．8V时，GN和Mn02的比电容分别为108F／g和119F／g，复合材料的比电容为181F／g。

二氧化锰/石墨烯臭氧催化氧化甲苯反应性能

采用一步水热合成法,在180℃,12 h条件下制备了30%二氧化锰/石墨烯(MnO2/G)复合材料。实验结果表明:MnO2均匀且较为牢固地锚定于石墨烯表面,同时MnO2的沉积阻止了多层石墨烯的复合,从而使得复合物具有较大的比表面积。相同条件下,MnO2/石墨烯相较于单纯MnO2或石墨烯具有很好的臭氧催化氧化甲苯性能,这可以归结于MnO2和石墨烯间的协同催化作用。

针状MnO_2超级电容导电剂添加剂研究

利用水热法合成了纳米级针状α型MnO2,在导电剂添加剂占电极材料15%的条件下,添加了AB、MWCNTs、GO,以不同比例复合构建导电网络并制得超级电容电极材料;采用X射线衍射、扫描电镜分析了纳米复合物的形貌和结构;并利用循环伏安法、计时电位法及交流阻抗测定了纳米复合材料的电化学性质和电容性质。结果表明:引入5%MWCNTS和10%AB比电容最好为83.50F/g(电流密度0.25A/g);引入10%AB与5%GO循环性能最佳,1000次循环保持率为87.1%;最后发现添加过多的MWCNTs会过度吸附溶液中离子,导致失效。

还原氧化石墨烯/MnO_2气凝胶对甲醛的去除

为制备新型高效去除甲醛材料,采用水热法制备了还原氧化石墨烯(RGO)/MnO_2气凝胶,通过SEM、TEM、TGA、XPS和BET对RGO/MnO_2气凝胶的形态结构及性能进行了表征,并研究了RGO/MnO_2气凝胶对甲醛的去除能力。结果表明:在RGO/MnO_2气凝胶的前驱体中,氧化石墨烯(GO)为单层二维纳米材料;MnO_2气凝胶由MnO_2纳米线组成,MnO_2纳米线的直径在40nm左右,长度达5μm以上,且属于隐钾锰矿型结构。RGO/MnO_2气凝胶是一种由片状材料组成的具有三维多孔结构的材料,该片状材料是由均匀分布的RGO纳米片和MnO_2纳米线组成的,RGO将MnO_2纳米线隔开,起到隔板的作用,使MnO_2纳米线在RGO中均匀分布。RGO/MnO_2气凝胶在100℃以下具有良好的热学稳定性。RGO/MnO_2气凝胶对低浓度甲醛具有较好的去除能力,去除率为62.5%,与MnO_2气凝胶相比,相同条件下RGO/MnO_2气凝胶对甲醛的去除率提高了30.0%,证实RGO有助于提高MnO_2对甲醛的去除能力。