熔盐法制备λ-MnO_2及其超级电容性能

在600℃的m(NaC l)∶m(L iC l)=1∶3的熔盐体系中,将KMnO4反应5 h制备了MnO2。X射线衍射分析其结构表明,所制样品为λ-MnO2;扫描电镜对其形貌研究表明,样品为微米级片状结构。按m(MnO2)∶m(石墨)∶m(乙炔黑)∶m(羧甲基纤维素)∶m(聚四氟乙烯)=75∶10∶10∶3∶2制备电极材料,在电解液为c〔(NH4)2SO4〕=2mol/L的三电极体系中,通过循环伏安、交流阻抗和恒流充放电对其超级电容性能进行了考察。不同扫速循环伏安曲线表明,该材料具有典型的超级电容特性;交流阻抗测试结果表明,溶液电阻RL为0.69Ω,电极电阻RE为2.5Ω;用恒流充放电测得在1 mA恒流充放电条件下,放电比容量可达306.92 F.g-1。经5 mA恒电流循环100次,充放电效率接近100%。

炭载MnO_2复合电极材料的制备与电容性能研究

采用真空浸渍、化学沉淀法制备活性炭(AC)载MnO2复合电极材料(MAC),利用XRD、SEM、EDS、恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等方法对所制备的复合材料进行物性表征和电化学电容性能测试。实验结果表明在AC颗粒表面沉积了γ-MnO2颗粒,所得MAC以200mA/g的电流密度充放电,首次放电比电容高达417F/g,循环100次稳定后比电容为337F/g,比AC提高了116%。以2000mA/g的电流密度充放电,比电容仍达231F/g,比AC提高了99%,因此,功率性能比较好。

导电聚苯胺/MnO_2空气阴极氧还原动力学

采用动电位扫描、交流阻抗技术研究了导电聚苯胺/MnO2复合阴极上氧还原反应动力学。动电位扫描表明氧在该复合阴极上还原的极化曲线服从Butler-Volmer公式,表观标准活化能为184.9 kJ/mol,反应为电化学步骤控制;交流阻抗谱观察到氧阴极还原由3个明显的线圈组成,表明氧阴极还原分3步进行,第1个圆弧随过电位的增大而显著减小,表明第1步电荷转移过程的确为氧还原反应的速率控制步骤;导电聚苯胺的高比表面积与MnO2的多微毛细管结构使氧在该复合电极上还原变得容易。

MnO_2电极双传输线模型和交流阻抗法

MnO_2电极是由宏孔和微孔组成的多孔电极,为了描述多孔性质建立了双传输线数学模型,并给出电极阻抗和界面电位分布函数的计算方法,还设计出一种模拟电池,并通过交流阻抗实验确定了双传输线参量,讨论了MnO_2电极利用均一性同题。

熔盐处理MnO_2及其超级电容性能研究

以KCl-NaCl-LiCl熔盐体系处理由固相法制备的MnO2,经XRD、循环伏安、恒流充放电和交流阻抗测试表明,合成的MnO2样品含α-MnO2与γ-MnO2混合晶相,熔盐处理后其结晶程度增加,而且超级电容性能明显提高,放电比容量(129.07 F.g-1)比处理前的(100.94 F.g-1)提高了27.88%.熔盐处理后的样品循环性能良好,充放电效率接近100%,等效串联电阻(RESR)和电极电阻(RE)分别为0.28Ω和0.54Ω.

活性焦负载MnO_2对气态Hg^0的吸附脱除研究

研究了活性焦(AC)及负载MnO2的活性焦(MnO2/AC)对气态Hg0的吸附脱除,发现负载MnO2到AC明显提高了其对Hg0的吸附脱除能力.考察了MnO2负载量、温度、Hg0浓度和烟气成分等对MnO2/AC吸附脱除Hg0的影响.结果表明,MnO2/AC对Hg0的吸附脱除能力随MnO2负载量的增加而增强;在120～200℃的温度范围内,随着温度升高,MnO2/AC对Hg0的吸附脱除能力增强;O2和HCl对MnO2/AC吸附脱除Hg0具有促进作用,而SO2和H2O具有抑制作用.SEM-EDX和逐级化学提取结果证实,MnO2将Hg0催化氧化为HgO并吸附在AC上,这是MnO2/AC具有较高的吸附脱除Hg0能力的原因.

低温固相法制备二氧化锰/活性炭复合材料

采用低温固相法制备了超级电容器用二氧化锰(MnO2)/活性炭(AC)复合材料,用XRD、SEM、循环伏安(CV)和恒流充放电测试研究了掺杂量对产物性能的影响。产物的粒径为1～10μm。AC的最佳掺杂量为7%,在0～0.8 V充放电,该样品的100 mA/g首次放电比电容为375 F/g,第100次和1 000次300 mA/g循环的放电比电容分别为99 F/g和74 F/g。

稀土助剂对氧电极性能的影响

为了提高MnO2对氧气还原的催化活性,将硝酸锰和稀土硝酸盐(镧和铈)溶液浸渍到活性炭中,并在270℃下煅烧,制得氧电极催化剂,通过冷压方法制成气体扩散电极.用稳态极化测试了各个空气电极的电化学性能,结果表明铈的添加对MnO2的催化活性影响明显,硝酸铈添加10%时空气电极极化最小,在一般金属 空气电池的工作电流密度20～50mA·cm-2下,电位比单独MnO2催化剂可正移30～60mV,并且随着电流密度的增加,电位正移的越显著.采用交流阻抗测试了空气电极的阻抗特性,通过分析对阻抗图谱采用两个Nerstian阻抗的等效电路进行了拟和,得到相关动力学数据.数据显示添加稀土硝酸盐,减小了电化学极化阻抗和氧气扩散阻抗,提高了MnO2对氧气还原的催化活性.