納米MnO-,2-的合成及其電化學(xué)行為研究.pdf

1、該文利用KMnO<,4>和MnCl<,2>在室溫下發(fā)生的低熱固相反應(yīng)制備了納米α-MnO<,2>(KMn<,8>O<,16.);利用MnSO<,4>和(NH<,4.)<,2>S<,2>O<,8>的氧化還原反應(yīng),在水熱體系中合成了納米單晶β-MnO<,2>,并在此基礎(chǔ)上以(NH<,4>)<,2>SO<,4>調(diào)變反應(yīng)體系中SO<,4><'2->的濃度,合成了納米α-MnO<,2>[(NH<,3>)<,2>Mn<,8>O<,16>]和納米γ-

2、MnO<,2>.采用粉末微電極和粉末復(fù)合電極技術(shù),通過循環(huán)伏安、恒電流充放電、電化學(xué)交流阻抗、XRD、TEM、化學(xué)分析等方法對EMD(電解二氧化錳)和所合成的納米MnO<,2>的物化性能和在KOH介質(zhì)中的電化學(xué)行為進(jìn)行了研究.兩種商品EMD各晶面的結(jié)晶度、結(jié)合水含量、MnO<,2>含量、氧化度等均存在差異,其中結(jié)合水含量高的EMD在不同電流密度下的電位極化較小.利用低熱固相法得到的KMn<,8>O<,16>和利用水熱法得到的(NH<,3

3、>)<,2>Mn<,8>O<,16>均屬于四方晶系,但KMn<,8>O<,16>的晶胞體積小于(NH<,3>)<,2>Mn<,8>O<,16>.兩者在9mol/L KOH中的循環(huán)伏安圖形(0.4~-0.8Vvs,Hg/HgO)相似,反映出相似的充放電機(jī)理.兩者放電至-0.6V(vs.Hg/HgO)時,顆粒尺寸較小的KMn8O16放出的電量要高于(NH<,3>)<,2>Mn<,8>O<,16>.在納米β-MnO<,2>的制備過程中,該文固

4、定反應(yīng)體系中MnSO<,4>和(NH<,4>)<,2>S<,2>O<,8>的濃度,改變體系的填充率、水熱處理時間和體系的酸堿度,發(fā)現(xiàn)水熱處理時間越長、填充率越高越有利于1×1隧道結(jié)構(gòu)(β-MnO<,2>)的生成,而當(dāng)縮短水熱處理時間和降低填充率則會形成1×2的隧道結(jié)構(gòu).以冰醋酸調(diào)節(jié)體系PH值至2.6,發(fā)現(xiàn)對所合成產(chǎn)物的晶型結(jié)構(gòu)未造成影響.作為超級電容器材料,納米β-MnO<,2>在1mol/L KOH中,-0.2~0.5V(vs.Hg/

5、HgO)電位范圍內(nèi),具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性,但其電極比容量要低于利用低熱固相法和水熱法得到的α-MnO<,2>.在MnSO<,4>和(NH<,4>)<,2>S<,2>O<,8>的反應(yīng)體系中,SO<,4><'2->的濃度對于[MnO<,6>]八面體的生長速度和連接方式造成影響,該文根據(jù)這一原理合成了納米γ-MnO<,2>.使得所合成的γ-MnO<,2>樣品的各晶面的結(jié)晶度、MnO<,2>含量、氧化度、結(jié)合水等均有不同.結(jié)合水含量較高的樣品在