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纳米Mn3O4@活性碳的合成及其超级电容性能(2)

时间:2024-02-18 09:26来源:毕业论文
2。2 仪器 论文网 扫面电镜图(SEM)采用Guanwta FEC 450扫描电镜(美国FEI公司)测定。X-射线粉末衍射(XRD)采用Switzerland ARL/X/TRA X射线衍射仪。红外光谱(

2。2   仪器论文网

扫面电镜图(SEM)采用Guanwta FEC 450扫描电镜(美国FEI公司)测定。X-射线粉末衍射(XRD)采用Switzerland ARL/X/TRA X射线衍射仪。红外光谱(IR)分析采用NICOLET NEXUS 470红外分析仪(美国)。SA3100比表面及孔径分析(美国)测定表面及孔径。采用CHI660e化学工作站(CHI, USA)进行电化学试验,三电极系统:铂片电极为对电极,银电极(Ag/AgCl,3M KCl)为参比电极。LANd-CT2001A电池测定仪(武汉兰德)测定电容器循环。工作电极用制备的样品与活性炭及PTFE按80:10:10用乙醇碾磨成泥浆,用100℃烘干的已知质量的泡沫镍吸附1×1cm2的电活性物质,100℃烘干后称重,计算电极活性物质质量。

2。3。 Mn3O4@AC的合成

取1。0g AC,分别加入1。0,3。0,5。0,7。0 g KMnO4,加水50ml,超声溶解KMnO4,边搅拌边滴加70%水合肼,直到KMnO4完全褪色,将沉淀过滤,用水反复洗涤,再用无水乙醇反复洗涤,将制得样品100℃干燥24h。合成样品分别标记为Mn3O4@AC-1、Mn3O4@AC-3、Mn3O4@AC-5、Mn3O4@AC-7。

3。  结果与讨论

3。1。  比表面及孔径分布

AC、Mn3O4@AC的N2吸、脱附等温线和孔径分布曲线见图1,按照IUPAC的分类标准,此等温线归属为第1V-H3类型,说明制备材料为介孔材料。在P/Po大于0.8时有非常明显的滞后环,在高压吸附段没有达到吸附平台,表明样品中有颗粒堆积的形成的大孔。通过Brunauer-Emmett-Teller(BET)方程计算,AC、Mn3O4及Mn3O4@AC的比表面积(SAA)见表1。AC的SAA 大约为323m2。g-1,经消化后为317 m2。g-1,Mn3O4@AC的SAA为100193m2。g-1。图1的内插图是采用Barret-Joyner-Halenda (BJH)方法计算得到的孔径分布曲线,BJH计算表明AC其孔径分布峰主要在45nm, Mn3O4@AC孔径分布峰大约为32-50 nm左右,这种包含介孔的分布结构有利于电解液和活性材料的充分接触。

表1 Mn3O4, AC 及 Mn3O4@AC 的 SAA

AC 消化AC Mn3O4@ AC-1 Mn3O4@ AC-3 Mn3O4@AC-5 Mn3O4@ AC-7

PSD (nm) 45 45 32 47 48 50文献综述

SAA(m2。g-1) 323 317 193 134 119 100

图1  AC及Mn3O4 @ AC的N2吸、脱附等温线和孔径分布曲线(内插图) (a:AC ;:b: 消化AC;c: Mn3O4@AC-1;d:Mn3O4@AC-3; e:Mn3O4@AC-5;f:Mn3O4@AC-7)

3。2  AC及Mn3O4 @ AC电镜分析

图2和图3分别为 AC及Mn3O4 @ AC的扫描电镜图(SEM)及元素能谱分析图(EDS),与AC相比,从图中可以看出Mn3O4 @ AC表面有纳米颗粒存在;EDS元素分析表明Mn3O4 @ AC有大量Mn及氧元素存在,没消化活性炭含氧量为5。89% ,消化后的活性炭含氧量为9。46%,Mn3O4@AC-1、Mn3O4@AC-3、Mn3O4@AC-5、Mn3O4@AC-7 的Mn3O4含量33。44%、55。83, 82。72,90。11%,理论值分别为32。55,59。15,70。70,77。1%, 低含量Mn3O4与理论值基本一致,高含量的可能是过多的Mn3O4将AC包埋所致,说明AC吸附了Mn3O4纳米颗粒。

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