多孔碳納米纖維/MnO2複合材料用於超級電容器

2021-01-10 易絲幫

Carbon：電紡聚丙烯腈/環糊精衍生的分級多孔碳納米纖維/MnO2複合材料，用於超級電容器

DOI:10.1016/j.carbon.2020.03.052

這項研究的目的是研發無模板法製備由聚丙烯腈（PAN）/環糊精（CD）衍生的多孔碳納米纖維（CNF）/MnO2複合材料（PMnCD）並研究其形態和電化學性質，以確定由α-CD、β-CD和γ-CD形成的複合物（ICs）的不同性能。在這三個CD相中，由β-CD形成的PMnCD（β）複合材料表現出分層的多孔結構，499 m2g-1的大比表面積，總孔體積為0.32 cm3g-1，這有助於提高吸附效率和水合分子的積累，從而形成雙層結構。此外，PMnCD（β）複合材料的眾多中孔和氮官能團為電解質離子提供了快速的擴散通道，並通過偽電容特性為電解質離子提供了更高的吸引力相互作用。結果表明，PMnCD（β）電極在1 mAcm-2下具有228 Fg-1的高比電容，在400-10,000 Wkg-1的功率密度範圍內的最大能量密度為25.3-16.0 Whkg-1。在水溶液中進行10000次循環後，其循環穩定性達到94%以上，從而為超級電容器提供了潛在的應用。

圖1.（a）PMnCD（α）、（b）PMnCD（β）和（c）PMnCD（γ）的FE-SEM圖像，（d）2b中所示區域的EDS數據，（e）PMnCD的HRTEM圖像（β）和（f）-（g）對應的碳、氧和錳元素EDX映射圖像以及相關的SEAD模式。

圖2.（a）PMnCD（α）、PMnCD（β）和PMnCD（γ）的氮吸附-解吸等溫線、（b）BET比表面積以及總孔體積。

圖3.（a）在氮氣氛下的三種電紡納米纖維網的TGA熱分析圖，以及（b）電紡NFs的DSC熱分析圖。

圖4.（a）PMnCD（β）的全掃描XPS光譜、高解析度（b）Mn2p、（c）O1s和（d）的N1s，（e）根據XPS的C、O和Mn的化學組成比和（f）MnO2的組成比。

圖5.（a）PMnCD（α）、（b）PMnCD（β）和（c）PMnCD（γ）在不同掃描速率下的CV曲線，以及（d）四個電極在50 mVs-1下的CVs 。

圖6.（a）頻率範圍從10 MHz到100 kHz的奈奎斯特圖（插圖代表放大高頻區域），（b）在不同電流密度下的比電容，（c）水溶液中的Ragone圖，（d）PMnCD（β）電極在PMnCD（β）電極20 mAcm-2處的循環性能（運行10000次循環前後的CV曲線），（e）和（f）PMnCD的SEM和EDX分析（10,000個循環後，在6 M KOH水性電解液中以1 mAcm-2的恆定電流密度進行測試）。

圖7.（a）BET比表面積、中孔體積分數和比電容的演變，（b）比電容隨氮總量的變化，（c）拉曼光譜，以及（d）三種PMnCD的結晶趨勢圖。

連結地址：http://www.espun.cn/News/Detail/43176

文章來源：易絲幫

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