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通過(guò)電化學(xué)方法在泡沫鎳基底上電沉積MnO2，然后在其表面原位電聚合導(dǎo)電高分子PEDOT-PSS，形成復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，并研究不同聚合時(shí)間包覆的導(dǎo)電高分子層對(duì)復(fù)合電極電化學(xué)性能的影響。采用拉曼光譜、掃描電鏡和透射電子顯微鏡觀察制備的復(fù)合材料電極的表面形貌與結(jié)構(gòu)。通過(guò)電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明，電聚合10 s得到的PEDOT-PSS包覆的MnO2復(fù)合材料(P-MnO2-2)的比容量高(346.5 F/g)，是MnO2電極(179.1 F/g)的1.9倍，在6 A/g大電流密度下仍具有223.5 F/g的比容量，且循環(huán)穩(wěn)定性比較好。后使用KOH凝膠固態(tài)電解液，組裝成柔性對(duì)稱型固態(tài)超級(jí)電容器點(diǎn)亮一個(gè)LED燈。

文章目錄及圖文導(dǎo)讀

1 實(shí)驗(yàn)材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.2 電沉積MnO2@NF

1.3 電聚合PEDOT-PSS/MnO2@NF

1.4 對(duì)稱型固態(tài)超級(jí)電容器的組裝

1.5 材料表征和電化學(xué)測(cè)試

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 電極的微觀結(jié)構(gòu)與形貌

圖1 P-MnO2-2的拉曼譜圖

圖2 PEDOT-PSS/MnO2@NF復(fù)合材料電極的SEM圖。(a～b)MnO2;(c～d)P-MnO2-1;(e～f)P-MnO2-2

圖3 P-MnO2-2電極的Ni、O、C、Mn、S Mapping元素分布圖

圖4 P-MnO2-2電極的EDS能譜圖

圖5 PEDOT-PSS/MnO2@NF復(fù)合材料電極的TEM圖。(a～b)MnO2;(c～d)P-MnO2-2

圖6 PEDOT-PSS/MnO2@NF復(fù)合材料電極的電化學(xué)性能圖。(a)MnO2與P-MnO2在掃描速率為5 mV/s時(shí)的循環(huán)伏安曲線;(b)MnO2與P-MnO2在掃描速率為100 mV/s時(shí)的循環(huán)伏安曲線;(c)MnO2與P-MnO2在電流密度為 0.5 A/g時(shí)的充放電曲線;(d)MnO2與P-MnO2的倍率性能;(e)P-MnO2-2的循環(huán)穩(wěn)定性

圖7 (a)PEDOT-PSS/MnO2@NF復(fù)合材料電極的交流阻抗譜圖;(b)局部放大圖

圖8 P-MnO2-2復(fù)合材料做成柔性固態(tài)超級(jí)電容器器件的實(shí)物點(diǎn)燈展示

3 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電聚合時(shí)間為10 s時(shí)得到的P-MnO2-2極片表面形貌是由納米針棒相互交錯(cuò)形成的多孔結(jié)構(gòu)組成，具有高的電化學(xué)活性。在0.5 A/g電流密度下，P-MnO2-2復(fù)合材料的比容量為346.5 F/g，在6 A/g大電流密度下仍具有223.5 F/g的比容量;其循環(huán)穩(wěn)定性也相對(duì)較好，以4 A/g電流密度下循環(huán)5000周，庫(kù)侖效率維持在97%以上，說(shuō)明制備MnO2與PEDOT-PSS復(fù)合材料能有效提高復(fù)合電極的電化學(xué)性能表現(xiàn)。控制外包覆導(dǎo)電高分子的厚度，利用金屬氧化物與導(dǎo)電高分子的協(xié)同作用，達(dá)到電極材料的性能，是后續(xù)研究的重點(diǎn)。此外，采用P-MnO2-2極片組裝柔性固態(tài)對(duì)稱超級(jí)電容器，并且可以成功地點(diǎn)亮小LED燈，表明贗電容材料在微型便攜式器件中具有很好的實(shí)用化前景。

原標(biāo)題:電化學(xué)沉積制備MnO2/PEDOT-PSS復(fù)合材料及其電容特性研究