MWCNT材料处理:取MWCNT50g加30%浓硝酸80ml,超声30min,静止5min,过滤,用去离子水及酒精反复洗涤MWCNT,100℃干燥,备用。
2。2 仪器
红外光谱(IR)分析采用NICOLETNEXUS470红外分析仪(美国)。X-射线粉末衍射(XRD)采用SwitzerlandARL/X/TRAX射线衍射仪。扫面电镜图(SEM)采用GuanwtaFEC450扫描电镜(美国FEI公司)测定。采用SA3100比表面及孔径分析(美国)测定表面及孔径。采用CHI660e化学工作站(CHI,USA)进行电化学试验,三电极系统:铂片电极为对电极,银电极(Ag/AgCl,3MKCl)为参比电极。LANd-CT2001A电池测定仪(武汉兰德)测定电容器循环。工作电极用制备的样品与炭黑及PTFE按80:10:10用乙醇碾磨成泥浆,用100℃烘干的已知质量的碳纸铂网吸附1×1cm2的电活性物质,100℃烘干后称重,计算电极活性物质质量。
2。3 MnO2@MWCNT的合成
取1。0gMWCNT,加入0。30,1,3,5。0gMnSO4,加0。50ml浓硫酸,加1。0g醋酸铵,加水10ml,加KMnO43。0g,80W超声反应20min,过滤,用去离子反复水洗涤杂质,再用无水乙醇洗涤3次,100℃干燥24h。合成的样品分别标记为MnO2@MWCNT0。3、MnO2@MWCNT1。0、MnO2@MWCNT3。0、MnO2@MWCNT5。0。
3 结果与讨论
3。1 比表面及孔径分布文献综述
MWCNT、MnO2@MWCNT的N2吸、脱附等温线和孔径分布曲线见图1,按照IUPMWCNT的分类标准,此等温线归属为第1V-H3类型,说明制备材料为带有狭缝的介孔材料。在P/Po大于0.8时有非常明显的滞后环,在高压吸附段没有达到吸附平台,表明样品中有颗粒堆积的形成的大孔。通过Brunauer-Emmett-Teller(BET)方程计算,MWCNT、MnO2及MnO2@MWCNT的比表面积(SAA)见表1。MWCNT的SAA为87m2。g-1,MnO2@MWCNT的SAA为87139m2。g-1,表明MnO2@MWCNT的SAA得到明显改善。图1的内插图是采用Barret-Joyner-Halenda(BJH)方法计算得到的孔径分布曲线,BJH计算表明MWCNT及MnO2@MWCNT孔径分布峰主要在~50nm,这种包含介孔分布结构有利于电解液和活性材料的充分接触。
表1MnO2,MWCNT及MnO2@MWCNT的SAA
MWCNT MnO2 MnO2@MWCNT0。3 MnO2@MWCNT1。0 MnO2@MWCNT3。0 MnO2@MWCNT5。0
PSD(nm) 49 4,50 4,50 48 49 50
SAA(m2。g-1) 87 87 87
图1MWCNT及MnO2@MWCNT的N2吸、脱附等温线和孔径分布曲线(内插图)(a:MWCNT;b:MnO2;c:MnO2@MWCNT0。3;b:MnO2@MWCNT1。0;d:MnO2@MWCNT3。0;eMnO2@MWCNT5。0,)
3。2 MWCNT及MnO2@MWCNT电镜分析
图2和图3分别为消化的MWCNT及MnO2@MWCNT的扫描电镜图(SEM)及元素能谱分析图(EDS),与MWCNT相比,从图中明显可以看出MnO2由小颗粒组成的片状纳米颗粒,MnO2@MWCNT表面有细小纳米颗粒分布于纳米碳管上,随着MnO2含量增大,可见较大片状MnO2纳米颗粒。EDS元素分析表明MnO2@MWCNT有大量Mn及氧元素存在,说明MWCNT吸附了MnO2纳米颗粒。