一级黄色网站在线视频看看,久久精品欧美一区二区三区 ,国产偷国产偷亚洲高清人乐享,jy和桃子为什么绝交,亚洲欧美成人网,久热九九

第一作者：郭小龍

通訊作者：張育新、劉曉英博士

通訊單位：重慶大學(xué)、重慶工商大學(xué)

研究亮點：

1. 使用二維-二維準平行陣列結(jié)構(gòu)策略以實現(xiàn)了一種廉價、穩(wěn)定性高、性能優(yōu)異的MnO₂基電極。

2. 初步建立了MnO₂負載量變化和不同電容機理變化的關(guān)系。

超級電容器是一種廣泛使用的儲能器件，具有高功率密度、快速充/放電速率和優(yōu)異循環(huán)壽命等優(yōu)點。其中，基于表面可逆氧化還原反應(yīng)和陽離子嵌脫過程的金屬氧化物贗電容器具有比碳基雙電層電容器更高的能量密度。

MnO₂基電極作為一種典型的金屬氧化物贗電容材料，具有高的理論比電容（>1000 F/g）。然其較低的導(dǎo)電率和離子傳輸速率限制了它在超級電容器中的應(yīng)用。先前報道的改善其比電容的策略各有劣勢。例如：

（1）超薄的MnO₂層結(jié)合具有高導(dǎo)電性貴金屬材料（如金、銀等）的策略可以減小MnO₂自身導(dǎo)電性差的不良影響，但這種方法受到較高成本及MnO₂負載量低（通常小于0.1 mg cm^-2）的限制；

（2）構(gòu)筑MnO₂核殼納米線陣列（一維或二維結(jié)構(gòu)）可以減小離子和電子的傳輸距離，但由于較大的長徑比（或高/寬比），納米線極易發(fā)生脫落，從而導(dǎo)致電容損失以及降低器件性能的穩(wěn)定性。

有鑒于此，劉曉英和張育新課題組另辟蹊徑，利用了兩種二維材料—鎳錳二元氧化物（NiMnO_x）納米片和MnO₂納米片構(gòu)建出一種具有準平行結(jié)構(gòu)的復(fù)合贗電容電容器電極（NiMnO_x@MnO₂，圖1）。

該電極材料既不含貴金屬材料，平行結(jié)構(gòu)的長徑比較小，確保了較低的成本以及活性材料的附著牢固性。而且金屬鎳網(wǎng)作為基底，確保了整個電極的高導(dǎo)電性。在該基底上原位生長的NiMnO_x納米片幾乎平行地排列，為MnO₂提供大量的生長位點。相鄰兩層的氧化物-氧化物納米片中的空隙便于離子傳輸，減小活性材料“死體積”（即因為離子或電子無法到達而不能存儲電荷的部分）。從而使得NiMnO_x@MnO₂單電極比電容最高達到801 F/g（1 A/g），大電流電容保留率接近80% (40 A/g)。歷經(jīng)5000次循環(huán)后比電容保留率高達98.7%。

圖1. （a）準平行NiMnO_x@MnO₂電極制備過程：首先通過在鎳網(wǎng)上原位生長出NiMn雙金屬氫氧化物納米片（NiMn LDHs）。然后經(jīng)過在空氣中灼燒將NiMn LDHs轉(zhuǎn)化為NiMnO_x納米片。最后通過水熱法，使得MnO₂納米片緊密生長 NiMnO_x納米片上。（b-d）掃描電子顯微鏡（SEM）圖像：（b）NiMnO_x納米片以及（c、d）NiMnO_x@MnO₂ 準平行陣列。

此外，作者們還探究了電極電化學(xué)性質(zhì)隨MnO₂負載量增加的變化過程。具體而言，他們觀察到隨著MnO₂負載量從0.25 mg/cm²增加到~0.7 mg/cm²時，電極比電容從~800 F/g減小至~400 F/g。掃描電子顯微鏡直觀表明隨著MnO₂載量的提升，MnO₂納米片在電極上的覆蓋程度增大（圖2a-c）。儲能機理分析顯示（圖2d和e），整體電荷存儲量降低的原因主要是由于表面電容（動力學(xué)快速）過程的貢獻顯著減小。一方面，表面贗電容占整個電荷的比例在逐漸下降（從82%下降到78%），而擴散控制（動力學(xué)慢速）過程貢獻的電容比例逐漸略有增加（從18%增加到22%）。經(jīng)過差值計算，表面電容下降的速率是擴散電容下降速率的1.87倍。電容下降的原因可能是表面氧化還原反應(yīng)的明顯弱化，相關(guān)法拉第反應(yīng)無法充分進行。但是，作者們也推測表面電容中的雙電層電容反而在隨著MnO₂載量的提高而逐漸增加。該推測的證據(jù)是雙電層電容區(qū)域的電流（圖2f循環(huán)伏安曲線中的-0.1~0.1 V區(qū)域） 隨負載量逐漸增大，說明電極表面可吸附離子的活性面積的增大。

圖2.（a-c）不同MnO₂生長時間的NiMnO_x@MnO₂的SEM圖像：（a）7.5 h（約0.33 mg/cm² MnO₂）;（b）11 h（約0.45 mg/cm² MnO₂）；（c）24 h（約0.7 mg/cm² MnO₂）。（d）NiMnO_x@MnO₂電極電容貢獻分解示意圖：紅色陰影區(qū)域 – 表面電容（動力學(xué)快速）過程貢獻；藍邊白色區(qū)域 – 擴散控制（動力學(xué)慢速）過程貢獻。（e）不同電容機理對不同NiMnO_x@MnO₂電極的貢獻比例。（f）不同MnO₂生長時間的NiMnO_x@MnO₂電極循環(huán)伏安曲線比較。黑色箭頭所示為雙電層電容電流變化趨勢。

MnO₂負載量變化和不同電容機理變化關(guān)系的建立對于優(yōu)化電極負載量，對于更加細致地調(diào)控和利用不同的電容機理以及對于建立不同類型電容聯(lián)動機制等方面可為同行提供寶貴參考。

 本文整理自 清新電源

參考文獻:

Guo X, Wang T, Zheng T X, et al. Quasi-parallel Arrays of 2D-on-2D Structure for Electrochemical Supercapacitors[J]. Journal of Materials Chemistry A, 2018.

DOI: 10.1039/C8TA07869F

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/ta/c8ta07869f/unauth#!divAbstract