无机材料学报 ›› 2020, Vol. 35 ›› Issue (1): 119-125.DOI: 10.15541/jim20190309

所属专题: MAX相和MXene材料 2020年能源材料论文精选(二):超级电容器 【虚拟专辑】超级电容器(2020~2021)

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二氧化锰形貌对Ti3C2Tx@MnO2复合材料电化学性能的影响

李学林,朱建锋(),焦宇鸿,黄家璇,赵倩楠   

  1. 陕西科技大学 材料科学与工程学院, 陕西省无机材料绿色制备与功能化重点实验室, 西安 710021
  • 收稿日期:2019-06-26 修回日期:2019-07-31 出版日期:2020-01-20 网络出版日期:2019-10-25
  • 作者简介:李学林(1994-), 女, 博士研究生. E-mail:lxlsust@outlook.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(51572158);陕西科技大学研究生创新基金

Manganese Dioxide Morphology on Electrochemical Performance of Ti3C2Tx@MnO2 Composites

LI Xue-Lin,ZHU Jian-Feng(),JIAO Yu-Hong,HUANG Jia-Xuan,ZHAO Qian-Nan   

  1. Shaanxi Key Laboratory of Green Preparation and Functionalization for Inorganic Materials, School of Material Science and Engineering, Shaanxi University of Science and Technology, Xi’an 710021, China
  • Received:2019-06-26 Revised:2019-07-31 Published:2020-01-20 Online:2019-10-25
  • About author:LI Xue-Lin(1994-), female, PhD candidate. E-mail:lxlsust@outlook.com
  • Supported by:
    National Natural Science Foundation of China(51572158);Graduate Innovation Fund of Shaanxi University of Science and Technology

摘要:

以聚多巴胺(PDA)修饰的Ti3C2Tx为基体, 高锰酸钾(KMnO4)为锰源, 十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和聚乙二醇(PEG)为表面活性剂, 采用液相共沉淀法及水热法, 制备出四种不同形貌的Ti3C2Tx@MnO2复合材料。通过FE-SEM、XRD、Raman、FT-IR、BET及电化学测试, 系统研究了纳米碎片状(δ-MnO2)、米粒状(α-MnO2)、纳米花球状(α-MnO2)以及纳米线状二氧化锰(α-MnO2)对Ti3C2Tx物相结构、电化学活性和电荷存储机理的影响。结果表明: 纳米线状MnO2复合改性的Ti3C2Tx比表面积最大、电荷转移阻抗最小且循环稳定性最优, 在扫描速率为2 mV?s -1时的比容量达340.9 F?g -1, 比使用CTAB时高出近2.5倍。

关键词: MXene, 聚多巴胺, 表面活性剂, 二氧化锰, 电化学性能

Abstract:

Ti3C2Tx@MnO2 composites with different morphologies were prepared by liquid-phase coprecipitation and hydrothermal method using Ti3C2Tx@PDA as matrix, KMnO4 as manganese source, CTAB or PEG as surfactant. Effect of MnO2 morphology (δ-MnO2 nanofragments, α-MnO2 nanorods, α-MnO2 nanoflowers and α-MnO2 nanowires) on phase structure and electrochemical performance of Ti3C2Tx was analyzed by FE-SEM, XRD, Raman, FT-IR, BET, and electrochemical measurements. The results show that Ti3C2Tx@α-MnO2 nanowires possesses better comprehensive electrochemical properties (340.9 F?g -1 at 2 mV?s -1), nearly 2.5 times higher than using CTAB, and smaller charge transfer resistance, as well as excellent cycle stability.

Key words: MXene, polydopamine, surfactant, manganese dioxide, electrochemical performance

中图分类号: