泡沫镍负载MnO_2的制备及表征测试综合实验设计

介绍了一个物理化学综合实验的设计,采用简单的水热合成方法在泡沫镍表面原位沉积纳米MnO2形成电极材料,利用傅里叶红外技术、X射线衍射技术、比表面积测试、扫描电子显微镜及场发射扫描电镜对产物进行结构表征与形貌分析,通过循环伏安曲线和恒电流充放电测试评价了材料的电容性能。通过测试表明,MnO2在泡沫镍表面均匀分散,所得复合物在电流密度为5mA/cm2时放电比容量达到944.2F/g,同时表现出优异的循环稳定性。实验设计中制备路线简单可控,表征方法方便易得。该实验有利于加深学生对化学电源电极材料的结构与性能的了解,有益于培养学生的创新意识和提高其综合实验能力。

一步合成还原氧化石墨烯/MnO_2复合材料及其电化学性能

通过水热法,利用氧化石墨烯(GO)和二价锰盐,一步合成了还原氧化石墨烯/MnO2(RGO/M)复合电极材料。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(RS)、傅里叶红外光谱(FTIR)和场发射扫描电镜(FESEM)等测试电极材料的物性,通过循环伏安、交流阻抗和恒流充放电等方法研究电极材料的电化学性能。结果表明,在一定水热反应条件下,通过控制GO与二价锰盐配比,可以调节RGO/M的结构及其电化学性能。在1 A/g电流密度下,所得RGO/M复合电极的比电容可达277 F/g,经过500次循环后,保持率达到98%。

空心海胆状MnO_2的低温水热制备及其电容性质

在90℃条件下,水热处理KMn O4、(NH4)2SO4和H2SO4的水溶液24 h,制备得到了二氧化锰材料。应用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)技术对所得材料的结构和形貌进行表征。结果表明,所得二氧化锰为具有空心海胆形貌的α-Mn O2。通过改变反应时间,研究了α-Mn O2的生成过程。同时,研究了空心海胆α-Mn O2的电容性质。循环伏安测试结果显示,当扫描速度为5 m V/s时,α-Mn O2的比电容为145 F/g。在20 m V/s的扫速下,循环2000圈后其比电容保持率高达95%。

规则形貌Mn3O4的水热制备及其电容性质研究

以Mn(Ac)_2·4H_2O为锰源,采用低温水热法制备了规则形貌Mn_3O_4。探讨了反应温度、溶液极性(乙醇和乙二醇的加入)、表面活性剂的种类对产物形貌的影响。采用X-射线衍射和扫描电镜技术对产物进行了表征。同时,采用循环伏安法测试了Mn_3O_4的电容性质。结果表明:在充放电过程中,Mn_3O_4经历了向MnO_2转变的过程。循环700圈后,其比电容值达到171F/g。

水钠/钾锰矿型层状MnO2的水热制备及其电容性质研究

基于高锰酸钾和十六烷基三甲基氢氧化铵之间的氧化还原反应,采用水热法制备了MnO_2材料。应用X射线衍射、扫描电镜和氮气吸脱附技术对所得材料的结构、形貌和表面性质进行表征。结果表明:所得材料具有水钠/钾锰矿(Birnessite)型层状结构,比表面积为70m^2/g。研究了反应时间对产物结构和形貌的影响。此外,采用循环伏安法测试了MnO_2材料的电容性质。当扫描速度为5mV/s时,比电容达到199F/g。

α-MnO_2和β-MnO_2一维材料的可控制备及其电容性能

将锰粉分散在K_2S_2O_8水溶液中,分别在150℃和180℃水热处理24 h制备了两种MnO_2材料。应用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和N2吸-脱附技术对所得产物进行表征。结果表明,α-MnO_2具有纳米线状形貌(直径为40~60 nm,长度约为4μm),β-MnO_2具有棒状形貌(长度约为3μm)。α-MnO_2的比表面积高达87 m2/g,而β-MnO_2的仅为6.2 m2/g。电化学测试结果表明,在1 mol/L Na2SO4水溶液中,当扫描速度为5 m V/s时,α-MnO_2和β-MnO_2的比电容分别为121 F/g和19 F/g。扫速为20 m V/s时,α-MnO_2循环2000次后的容量保持率高达99.2%。α-MnO_2具有优异的电容性能。

水热法制备氧化锰纳米材料及其电容性能

基于KMnO4的自分解反应,采用水热法在180℃制备了氧化锰材料。应用X-射线衍射、扫描电镜和透射电镜技术对所得材料的结构和形貌进行了表征。结果表明,所得材料为具有Birnessite结构的层状氧化锰花球,花球由纳米片组装而成。电化学测试结果显示,制备材料表现出优良的电容特性。当电流密度为0.25 A/g时,比电容为173 F/g。在10 mV/s的扫描速度下,循环测试1000圈后比电容保持率高达97%。

二氧化锰的制备及其对高氯酸铵和黑索金的催化性能

以KMn O4为锰源、CO(NH2)2为还原剂,在90℃水热条件下通过氧化还原反应制备Mn O2。采用X-射线衍射、扫描电镜和红外光谱等技术对所得产物进行表征。利用差示扫描量热技术研究了Mn O2对高氯酸铵(AP)和黑索金(RDX)热分解行为的影响,进行了热分解动力学分析,并探讨了二元体系的相容性。结果表明,Mn O2的添加使AP的分解过程提前,但对RDX的分解峰温影响很小。

δ/α-MnO_2的水热制备及其电容性质

以KMnO_4和Cr(NO)_3经氧化还原反应所得α-MnO_2为前驱物,在KMnO_4溶液中于160℃水热条件下反应24 h,制得了δ/α-MnO_2。应用X-射线衍射、扫描电镜和透射电镜等技术对制备产物进行了结构和形貌表征。同时,在1.0 mol/L Na_2SO_4水溶液中研究了δ/α-MnO_2材料的电容性质。结果显示,当扫描速度为5 m V/s时,其比电容为154 F/g。

三维rGO/MnO_2复合材料的合成及其电化学性能

本文以VC为还原剂,从氧化石墨烯(GO)获得了三维结构的还原氧化石墨烯(3D-rGO),之后与KMnO_4反应制备了3D-rGO/MnO_2复合材料,直接作为超级电容器用无添加剂的电极.采用XRD,FTIR,XPS,SEM和TEM等手段对材料进行了表征,通过循环伏安、交流阻抗和恒流充放电等曲线,测试了复合电极在1mol/LH_2SO_4中的电化学性能.结果显示:在1A/g电流密度的下,3D-rGO/MnO_2的比电容可达308F/g,远高于3D-rGO,经过500次循环后,电容保持率达到96%.

花球形貌层状二氧化锰的水热制备及表征

以KMnO4为锰源,在硫酸酸性介质中,利用水热反应制备了花球形貌δ-MnO2。考察了水热温度、体系酸度和KMnO4起始浓度对反应产物晶相和形貌的影响。采用XRD、SEM和N2吸-脱附等技术对产物进行表征。结果表明,花球形貌δ-MnO2的比表面积为63.9 m^2/g。电流密度为100 mA/g时,δ-MnO2的首次放电比容量达到1494.2 mAh/g。恒流充放电200次后,容量保持率为80.6%。

Birnessite型层状氧化锰的制备及其电容性质

基于高锰酸钾和尿素之间的氧化还原反应,采用液相沉淀法制备了氧化锰材料。应用X-射线衍射、扫描电镜和氮气吸脱附技术对所得材料的结构、形貌和表面性质进行表征,结果表明,所得材料具有层状结构,为片状粒子。其比表面积为12m2/g,平均孔径为17nm。电化学测试结果显示,制备材料表现出优良的电容特性。当电流密度为0.50A/g时,比电容为172F/g。在20mV/s的扫描速度下,循环测试3500圈后比电容保持率为88%。

铝掺杂二氧化锰纳米线的制备及其电化学性能

采用水热法以KMnO_4和MnSO_4为原料,Al(NO_3)_3为铝源,制备出了Al掺杂的二氧化锰纳米线。通过扫描电子显微镜(SEM)和X线衍射仪(XRD)分别对样品的形貌和结构进行表征,并使用循环伏安法(CV)、恒流充放电等方法研究了样品的电化学性能。结果表明,当添加适量Al(NO_3)_3制备出直径约?10nm、长约80nm的纳米球线。当Al(NO_3)_3的摩尔比为1mmol,电流密度为2mA/cm^2时,面电容为1 127mF/cm^2,比相同条件下纯二氧化锰容量高65%,表现出良好的电化学性能。

新型纳米多孔铜/二氧化锰复合电极材料的制备及其比电容特性

利用快速凝固技术和脱合金相结合的方法制备纳米多孔铜,通过化学沉积法使二氧化锰沉积在纳米多孔铜上,成功制备了新型纳米多孔铜和二氧化锰的复合电极材料.用XRD和SEM分析了复合电极材料的相组成及微观形貌.通过循环伏安法和恒电流充放电测试研究了复合电极材料的电化学性能.结果表明:纳米多孔铜和二氧化锰复合材料因具有纯纳米多孔铜的三维连续孔洞结构及优异的导电性能而改善了纯二氧化锰易团聚、颗粒大、比电容值低的缺点,增大了电极活性物质的比表面积、提高了复合材料的导电性.其比电容性能提高到231 F/g,是纯二氧化锰电极的1.67倍.

低热固相法制备纳米MnO_2/CNT超电容复合电极的循环稳定性(英文)

为了改善纳米MnO2超级电容器电极的充放电循环稳定性,以Mn(OAc)2·4H2O、NH4HCO3和碳纳米管(CNT)为原料,采用低热固相反应得到前驱体,再经焙烧和酸处理,制备了一系列CNT含量不同的纳米MnO2/CNT复合电极材料,并用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和Brunauer-Emmett-Teller(BET)比表面积测定方法对其进行了表征.XRD分析结果表明,复合材料中的MnO2为纳米γ-MnO2.研究了复合电极在1mol·L-1LiOH电解质中的电化学性能,并与不含CNT的纯纳米MnO2电极进行了比较.结果表明,含CNTs为10%(w,质量分数,下同)和20%的MnO2/CNT复合电极的循环稳定性远优于纯纳米MnO2电极的循环稳定性,其中含10%CNTs的MnO2/CNT复合电极不仅具有良好的循环稳定性,而且在1000mA·g-1高倍率充放电条件下仍具有200F·g-1的高比电容.

二次水热法制备Co3O4@MnO2复合材料及其电化学性能研究

在泡沫镍基底上,以氯化钴(CoCl2·6H2O,分析纯)和尿素为原料,利用二次水热法制备了Co3O4@MnO2复合材料。通过X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)分别对样品的结构和形貌进行表征,并使用循环伏安法(CV)、恒流充放电测试(GCD)和交流阻抗测试(EIS)研究了样品的电化学性能。实验结果表明,随着水热温度的增加,复合材料结构由纳米片状向纳米团状转变;充放电测试中,将不同水热温度下制备的Co3O4@MnO2复合材料的电容量进行对比,水热温度160℃,电流密度为0.3A g^-1反应条件下制备的电极材料比电容为2747.3 F g^-1,比电容最大,电化学性能优异。

室温下二氧化锰刺球的合成及其电化学性能研究

室温下,以高锰酸钾为锰源,在不同浓度盐酸溶液中合成了球形α-,γ-,δ-MnO2。该合成方法简单,不需要任何模板、表面活性剂和还原剂,室温下即可制备MnO2刺球。采用XRD、SEM对产物进行了结构和形貌的表征。考察了所制备的二氧化锰在锂离子电池中的充放电性能。结果表明,盐酸浓度对产物晶型、形貌和电化学性能产生重要影响。当盐酸浓度为4%时,MnO2为分布均匀的纳米刺球,首次放电比容量可以达到172 mA h.g-1,充放电循环50周后,比容量仍达到100mA h.g-1。

尖晶石型铁氧体/TiO_(2)复合材料的水热法制备及性能研究进展

综述了尖晶石型铁氧体/TiO_(2)复合材料的水热法制备与性能研究进展,包括零维、一维结构的尖晶石型铁氧体/TiO_(2)复合材料和特殊形貌的尖晶石型铁氧体/TiO_(2)/石墨烯复合材料的水热法制备研究现状,以及复合材料电化学性能、光催化性能、吸波性能的研究进展。总结了二元或三元复合材料由于充分发挥了各组分材料间的协同作用以及复合材料具有的独特结构,使复合材料具有优异的电化学性能、光催化性能和吸波性能。指明未来应以水热法制备尖晶石型铁氧体/TiO_(2)/石墨烯三元复合材料为目标,向着引入中空过渡层以及制备具有特殊结构的三元复合材料方向发展。

线状α-MnO_2的水热制备及其电容性能

通过水热合成法，高锰酸钾和尿素反应制备了MnO2。利用XRD和SEM研究了产物的结构和形貌，结果表明，产物为线状α-MnO2。采用循环伏安法测试了其电容性能。在1mol/L的Na2SO4水溶液中，当扫描速度为5mV/s时（-0.2-0.8V），其比电容为114F/g；在扫描速度为5mV/s的条件下，500次循环后的比电容为137F/g。这表明制备产物具有良好的电容特性。

活性炭/二氧化锰复合材料的制备及性能研究

采用水热法,以果壳活性炭为载体,制备活性炭(AC)/二氧化锰(MnO_2)纳米线复合材料。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、比表面及孔径分析仪、同步热分析仪(TG)以及紫外可见吸收光谱(UV/Vis)对所得材料的组成、形貌和结构进行表征,并对其光催化性能进行研究。结果表明:采用水热法可实现活性炭与MnO_2的有效复合。在复合材料中,MnO_2纳米线多以无定形态的形式存在且尺寸均一,将活性炭有效胶结在一起,从而使得活性炭比表面积和孔隙率降低,但其孔径大小保持不变。光催化实验结果表明,AC/MnO_2复合材料对于有机染料具有明显、高效的降解效果,对亚甲基蓝的降解主要是吸附和光催化两者协同效应的结果。该结果拓展了活性炭在光催化领域的应用。