高等教育出版社 鸣谢:高等教育出版社 在“碳中和”的背景下,超级电容器作为一种新兴的绿色储能器件,表现出快速充放电、高功率密度和良好的循环性能等优点,在学者中掀起了一股研究热潮
其中,电极材料是决定超级电容器电化学性能的关键因素之一
电极材料的微观形貌、储能机理、电容和安全性将对超级电容器的性能和应用产生重要影响
为了增强超级电容器的能量密度和电化学性能,研究人员选择了具有高理论电容的过渡金属氧化物;然而,粉末状过渡金属氧化物电极材料都遇到诸如比表面积小、活性位点少和由大且可变的颗粒/体积尺寸引起的结构坍塌的问题
江苏大学材料科学与工程系的张文静及其同事设计并制备了二氧化锰/碳纳米片复合材料,以解决粉末电极材料的形貌和尺寸分布问题
这项研究发表在2022年2月24日的《化学科学与工程前沿》上
“在柠檬酸三钾一水合物碳化和HNO3酸化后,产生了活性CNS,用于在其表面上均匀生长MnO2,消除了尺寸不均匀和严重团聚的MnO2颗粒
”张说道
硝酸的活化为CNS和MnO2纳米片的结合产生了大量的官能团,为电解液中的离子提供了大量的转移和反应位置,提高了复合材料的电化学性能
碳材料在大电流下具有良好的导电性和稳定性;因此,复合材料表现出更好的倍率性能
" 由于超薄碳纳米片的约束和调节作用,MnO2/ CNS复合材料与碳纳米片单体和MnO2单体相比表现出优异的电化学性能:在相同电压下更高的比电容,在相同电流密度下更好的倍增性能,以及电极材料的更低的内阻
“这项研究表明,从柠檬酸三钾一水合物中提取的超薄碳纳米片可以用作二氧化锰生长的基质,”来自江苏大学材料科学与工程系的薛华·严说
“通过调整二氧化锰的分布可以有效地增强其电化学性能
我们的研究拓宽了制备粉末电极材料的思路,拓展了碳材料和过渡金属氧化物在储能领域的应用
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