以植物膜作为碳源和模板,通过浸渍氯化锰溶液并经两次煅烧合成了石墨烯/氧化锰复合材料,分析了该复合材料的微观形貌、物相组成以及表面性能;将该复合材料制成电极,通过循环伏安和恒流充放电方法测试了其电化学性能。结果表明:石墨烯/氧化锰复合材料中不存在氧化石墨烯,其石墨烯为褶皱状片层结构,厚度约1.449 nm,其上负载着大量粒径为10~40 nm的氧化锰颗粒;该复合材料的BET比表面积约为202.5 m
2·g
-1,孔径分布于5~30 nm;该复合材料的电化学反应可逆性优良,比电容为245 F·g
-1,远高于市购碳粉(25~26 F·g
-1)和植物膜煅烧制备石墨烯(45~50 F·g
-1)的。
所属栏目
试验研究江苏省高校自然科学研究重大项目(14KJA430004)
收稿日期
2015/5/222016/10/3
作者单位
何凤娟:苏州科技学院化学生物与材料工程学院, 江苏省环境功能材料重点实验室, 苏州 215009
钱君超:苏州科技学院化学生物与材料工程学院, 江苏省环境功能材料重点实验室, 苏州 215009
刘成宝:苏州科技学院化学生物与材料工程学院, 江苏省环境功能材料重点实验室, 苏州 215009
陈志刚:苏州科技学院化学生物与材料工程学院, 江苏省环境功能材料重点实验室, 苏州 215009
李萍:苏州科技学院化学生物与材料工程学院, 江苏省环境功能材料重点实验室, 苏州 215009
备注
何凤娟(1989-),女,江苏南京人,硕士研究生。
引用该论文:
HE Feng-juan,QIAN Jun-chao,LIU Cheng-bao,CHEN Zhi-gang,LI Ping.Preparation of High-Performance Graphene/MnO2 Composite by Plant Biotemplate Method and Its Electrochemical Property[J].Materials for mechancial engineering,2017,41(1):34~37
何凤娟,钱君超,刘成宝,陈志刚,李萍.基于植物模板法制备高性能石墨烯/氧化锰复合材料及其电化学性能[J].机械工程材料,2017,41(1):34~37
参考文献
【1】
PATIL S J, PATIL B H, BULAKHE R N, et al. Electrochemical performance of a portable asymmetric supercapacitor device based on cinnamon-like La2Te3 prepared by a chemical synthesis route[J]. RSC Advances, 2014, 4(99):56332-56341.
【2】
SAWANGPHRUK M,SUKSOMBOON M,KONGSUPORNSAK K, et al. High-performance supercapacitors based on silver nanoparticle-polyaniline-graphene nanocomposites coated on flexible carbon fiber paper[J]. Journal of Materials Chemistry A, 2013,1(34):9630-9636.
【3】
付猛,岳艳娟,祝雅娟,等.水热法制备石墨烯及其表征[J].机械工程材料,2013,37(6):84-88.
【4】
ZHANG F, ZHANG T, YANG X, et al. A high-performance supercapacitor-battery hybrid energy storage device based on graphene-enhanced electrode materials with ultrahigh energy density[J]. Energy & Environmental Science, 2013, 6(5):1623-1632.
【5】
YU D, YAO J, QIU L, et al. In situ growth of Co3O4 nanoparticles on α-MnO2 nanotubes:a new hybrid for high-performance supercapacitors[J]. Journal of Materials Chemistry A, 2014, 2(22):8465-8471.
【6】
ZHU Y, WU Z, JING M, et al. Porous NiCo2O4 spheres tuned through carbon quantum dots utilised as advanced materials for an asymmetric supercapacitor[J]. Journal of Materials Chemistry A, 2015, 3(2):866-877.
【7】
付猛,张婷婷,龚利云,等.化学分散法制备少数层石墨烯及其表征[J].机械工程材料,2011,35(12):89-92.
【8】
HE Y, CHEN W, LI X, et al. Freestanding three-dimensional graphene/MnO2 composite networks as ultralight and flexible supercapacitor electrodes[J]. ACS Nano, 2012, 7(1):174-182.
【9】
DING Y S, SHEN X F, GOMEZ S, et al. Hydrothermal growth of manganese dioxide into three-dimensional hierarchical nanoarchitectures[J]. Advanced Functional Materials, 2006, 16(4):549-555.
【10】
LEE H, KANG J, CHO M S, et al. MnO2/graphene composite electrodes for supercapacitors:the effect of graphene intercalation on capacitance[J]. Journal of Materials Chemistry, 2011, 21(45):18215-18219.
【11】
WEI C, YU L, CUI C, et al. Ultrathin MnO2 nanoflakes as efficient catalysts for oxygen reduction reaction[J]. Chemical Communications, 2014, 50(58):7885-7888.
【12】
LEI Z, ZHANG J, ZHAO X S. Ultrathin MnO2 nanofibers grown on graphitic carbon spheres as high-performance asymmetric supercapacitor electrodes[J]. Journal of Materials Chemistry, 2012, 22(1):153-160.
【13】
LI N, CAO M, HU C. Review on the latest design of graphene-based inorganic materials[J]. Nanoscale, 2012, 4(20):6205-6218.
【14】
ALLEN M J, TUNG V C, KANER R B. Honeycomb carbon:A review of graphene[J]. Chemical Reviews, 2009, 110(1):132-145.