Y掺杂Mn 3 O 4 /石墨烯复合材料的电化学性能

发布时间：2021-01-12 22:00

　　通过水热法在不同反应温度、一定反应时间条件下制备用于超级电容器的Mn₃O₄,同时实现Y的掺杂和复合石墨烯。通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和电化学工作站对样品的形貌、结构与电化学性能进行分析,发现其与标准PDF卡89-4837相吻合,为单一相的Mn₃O₄,属四方晶系,空间群为I41/amd（No.141）。所制得Mn₃O₄为棒状颗粒。Y掺杂含量为5%时Y-Mn₃O₄的比电容可以达到89 F·g^-1,Y-Mn₃O₄/石墨烯复合材料的比电容可达到267 F·g^-1,并且它们的循环伏安曲线为矩形形状,说明Y的掺杂和石墨烯的负载协同提高了Mn₃O₄的电化学性能。 

【文章来源】：材料工程. 2020,48(02)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

不同反应温度下Mn3O4的XRD图谱

从图2(a)中看出当反应温度为160 ℃,粉体颗粒中棒状颗粒非常少,大部分为细小且紧密的团聚在一起的纳米颗粒。在图2(b)中可以看到当反应温度升高到170 ℃时纳米棒状颗粒比例明显增加,大部分为线状的粉体颗粒,但还存在一部分团聚的纳米颗粒。说明反应温度的提高有助于非团聚状态的线状Mn3O4的生长。图2(c)和(d)中可以看到大部分为均匀棒状Mn3O4。结合XRD图谱,此时Mn3O4的纯度要高。但图2(d)中其尺寸与图2(c)相比增加了许多,并且其表面存在纳米小颗粒团聚。结合XRD图谱,选择180 ℃为本实验水热法制备Mn3O4的反应温度。2.2 Y元素掺杂对Mn3O4电化学性能的影响

图9为不同石墨烯含量Y-Mn3O4/石墨烯复合材料电极的交流阻抗谱图,其中石墨烯含量分别为1%,2%,5%,10%,可看出当石墨烯的加入量发生变化时,其Rs也随着石墨烯含量的增加略为减小,原因可能为石墨烯的导电率要比Mn3O4好很多,因此随着电极材料中石墨烯含量的增加,Rs减小,在阻抗谱的低频区可看到其大于45°,因此证明Y-Mn3O4/石墨烯复合材料具有良好的电容特性。3 结论

【参考文献】：
期刊论文
[1]碳纳米管/纤维素复合纸为电极的超级电容器性能[J]. 陈玮,孙晓刚,蔡满园,聂艳艳,邱治文,陈珑.  材料工程. 2018(10)
[2]基于Pt/CNTs催化剂的燃料电池Pt/Buckypaper催化层的制备与表征[J]. 朱诗尧,李平,叶黎城,郑俊生,高源.  材料工程. 2018(06)
[3]碳材料在染料敏化太阳能电池和钙钛矿太阳能电池对电极中的应用进展[J]. 张晴,黄其煜.  材料工程. 2018(05)
[4]石墨烯基复合超级电容器材料研究进展[J]. 于美,李新杰,马玉骁,刘瑞丽,刘建华,李松梅.  材料工程. 2016(05)
[5]镧掺杂钙锰氧体/聚吡咯复合物的制备、表征及其电化学性能[J]. 林生岭,曹旭,陈传祥,郭寅丹,储艳文,龙丹,万勇.  复合材料学报. 2010(03)



本文编号：2973625