2。2 材料的表征
使用QUANTA FEG 450显微镜及能谱分析仪获得扫描电子显微镜图(SEM)及能谱分析图(EDS)。X射线粉末衍射分析是采用瑞士ARL/ X/TRA X射线衍射仪,旋转阳极为Cu-Ka辐射源(= 1。540562Å)。氮吸附和解吸实验通过SA3100 表面积和孔径分析仪(美国)在77K下进行。热重分析采用TGA/SDTA 85le热分析仪分析。
2。3 电化学表征
以活性材料:炭黑:聚偏氟乙烯(PVDF)按80:10:10比混合,加入乙醇形成浆料,涂抹于1×1cm的石墨片上,最后在100°C下干燥12 h。活性物质的装载量约为3~5mg cm-2 。电化学测试之前,将制备的电极浸渍在1 M Na2SO4溶液中。对产品的电化学表征使用CHI660e电化学分析仪,三电极电池系统:将所制备的电极、一个10厘米长直径为0。5厘米的石墨棒和一个Ag/AgCl/3M KCl 电极分别作为工作电极、对电极和参比电极。电化学阻抗谱(EIS)在交流振幅为5毫伏,开路电位0。02至105赫兹的频率范围内测定。DA@Mn3O4纳米颗粒的充放电循环寿命测试是在Land-CT2001A电池分析仪上进行的。
3 结果与讨论论文网
3。1 DA@Mn3O4纳米颗粒的TG和DSC曲线
图2 DA@Mn3O4纳米颗粒的TG和DSC曲线
DA@Mn3O4纳米颗粒的TG和DSC曲线如图2所示。DA@Mn3O4纳米颗粒从室温到700°C有5。4 wt%的重量损失,这归因于吸收的DA的热分解,DA的吸收量与分子极性有关。
3。2 氮吸附解吸等温线和孔径分布
超级电容器的表面的吸附/解吸的电解质阳离子与DA@Mn3O4纳米颗粒的孔径分布有关。图3显示氮吸收解吸等温线和DA@ Mn3O4纳米颗粒的孔径尺寸分布。其比表面积(SSA)采用Brunauere Emmette-Teller (BET) 方法计算出的。孔隙尺寸分布(PSD)是利用氮解吸等温线图通过BJH方法计算得出。
如图3所示,根据IUPAC分类,DA@Mn3O4 纳米颗粒被归类为IV-H3型,是一种典型的介孔材料。在图3中,利用解吸曲线,通过BJH方法计算得出DA@Mn3O4 纳米颗粒的孔隙尺寸分布(PSD),孔隙尺寸分布的峰值位于47。5和103。9 nm左右。利用BET法计算出的比表面积是76。8m²/g。
图3 氮吸附解吸等温线和孔径分布
3。3 DA@Mn3O4纳米颗粒的SEM显微照片
图4为DA@Mn3O4 纳米颗粒的SEM和EDS图, DA@Mn3O4 纳米颗粒为蜂窝状。DA@Mn3O4 纳米颗粒的EDS元素分析表明:DAMn3O4 纳米颗粒中有Mn、S和O元素。
合成反应机理可以推导出如下:
MnO4-+DA reduction state→DA oxidation state + Mn3O4
N2H4˙H2O+4MnO4- + DA oxidation state →N2↑+4H++H2O+ DA reduction state @ Mn3O4
图4 DA@Mn3O4纳米颗粒的SEM显微照片
3。4 DA@Mn3O4 纳米颗粒的XRD图谱
DA@Mn3O4 位于18,29。2,31。5,32。7,36。2,38。5,44。8,51。4,58。7,60。3和65 o分别对应于Mn3O4晶面(101)、(112)、(200)、(105)、(211)、(004),(220)、(312)、(321)、(224)及(400),特征衍射峰与Mn3O4报道的四方结构的纳米粒衍射峰一致(JCPDS card no。 24-0734) [11],衍射峰很宽,强度低,表明制备的Mn3O4颗粒大小应该很小。利用Scherrer公式计算制备的DA@Mn3O4粒子的平均晶粒尺寸(D hkl ) [12]。
Dhkl=kλ/βcosθ文献综述
其中K为Scherrer常数(0。89,λ波段为铜ka,0。154062 nm波长),θ布拉格衍射角(°),β为衍射峰半高的峰宽(rad)。计算的平均D hkl 是22 nm。
图5 DA@Mn3O4 纳米颗粒的XRD图谱
3。5 DA@Mn3O4纳米颗粒的电化学性能
用DA @ Mn3O4纳米颗粒制作超级电容器电极,为了探索在超级电容器中的应用潜力,在1 M Na2SO4溶液中,用循环伏安法(CV)(如图6)和恒流充放电(GC)在一个电压窗口0~1。00 V中表征。图5显示了样本DA@ Mn3O4纳米颗粒在扫描速率为1~100 mV/ s时的循环伏安曲线(CV)。