钾锰氧化物:电化学控制合成及其电容器性质.pdf
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1、第 2 6卷第 1 2期 2 0 1 0年 1 2月 无 机 化 学 学 报 CHI N ES E J OURNA L OF I NORGAN I C CHE MI S T RY V0 1 2 6 No 1 2 2 28 9 22 98 。1 、 研究 简报 i : ; 钾锰氧化物 : 电化学控制合成及其电容器性质 冯 良东 ,2 石建 军 姜立萍 , 朱俊杰 f 生命分析化 学教育部重点实验室, 南京大学化学化工学院 , 南京 2 1 0 0 9 3 ) f 江苏省凹土资源利用重点实验 室, 淮阴工学院化工 系, 淮安 2 2 3 0 0 3 ) 关键词 : 钾锰氧化物 ; 阴极沉积 ; 形
2、貌 ;电容器 中图分类号 : 0 6 1 1 6 2 文献标识码: A 文章编号:1 0 0 1 4 8 6 1 ( 2 0 1 0 ) 1 2 2 2 8 9 1 0 Po t a s s i um M a n g a ne s e Ox i de s :El e c t r o c he mi c a l l y Co nt r o l l e d S y nt h e s i s a n d Ca pa c i t o r Pr o p e r t i e s F ENG L i a n g Do n g , S HI J i a n J u n J I ANG L i P i n g
3、, Z HU J u n J i e ( I K e y L a b o r a t o r y o fA n a l y t i c a l C h e mi s t r y f o r L if e S c i e n c e( 0 毋, S c h o o l o f C h e mi s t r y a n d C h e m i c a l E n g t n e e r i n g , N a n j i n g U n i v e r s i t y , N a n j i n g 2 1 0 0 9 3 ) ( 2 K e y L abo r at o r y f o r P
4、al y g o r s k i t e S c i e n c e a n d A p p l i e d T e c h n o l o g y o f J i a n g s u P r o v i n c e , D e p a r t me n t o f C h e mi c a l E n g i n e e r i n g , Hu a i y i n I n s t i t u t e of T e c h n o l o g y , H u a i a n , J i a n g s u 2 2 3 0 0 3 ) Ab s t r a c t :P0 t a s s i
5、u m ma n g a n e s e o x i d e s we r e pr e p a r e d b y c a t ho d i c d e p o s i t i o n f r o m a q u e o us KMn O4 s o l u t i o n o n a n i n d i u m t i n o x i d e s l i d e T h e p r o d u c t s we r e c h a r a c t e r i z e d b y XR D, XP S a n d S EM t e c h n i q u e s T h e a s 。 p r
6、 e p a r e d D r o d U C t s we r e p o t a s s i u m ma n g a n e s e o x i d e s w i t h d i f f e r e n t ma n g a n e s e v a l e n c e s t a t e s T h e c o mp o n e n t , mo r p h o l o g y a n d s i z e o f t h e p r o d u c t s c o u l d b e c o n t r o l l e d t h r o u g h a d j u s t i n
7、g t h e p r e p a r a t i o n p a r a m e t e r s s u c h a s d e p o s i t i o n D 0 t e n t i a 1 ,d e p o s i t i o n t i me a n d a c i d i t y o f t he e l e c t r o l y t e Th e r e s u l t s s h o w t ha t t h e d e p o s i t i o n o f p o t a s s i um ma ng a n e s e o x i de f r o m a q ue
8、o u s KM n O4 i s a pH v a l u e d e p e n d e n t p r o c e du r e Du e t o t h e f a c i l i t a t i n g o f i n t e r c a l a t i o n a n d d e i n t e r c a l a t i o n 0 f c a t i o ns ,t h e s pe c i fic c a pa c i t a n c e o f t h e p r o d u c t s d e p o s i t e d f o r 5 0 0 s i s h i g h
9、 e r t h a n t h a t o f 3 0 0 0 a n d 6 0 0 0 s At a s c a n r a t e o f 2 mV S i n 0 2 mo l L K2 S 0 4 a q u e o u s e l e c t r o l y t e , t h e s p e c i f i c c a p a c i t a n c e s o f p r o d u c t s a r e 1 1 9 4 9 9 5 a n d 1 0 9 0 F g 一 c o r r e s p o n d i n g r e s p e c t i v e l y E
10、l e c t r o c h e mi c a l e x p e ri me n t s i n d i c a t e t h a t t h e ma n g a n e s e o x i d e s a r e a l s o c h a n g e d wi t h t h e d e p o s i t i o n t i me t o t h e d e po s i t i o n t i me o f 5 0 0,3 0 0 0 a n d 6 0 0 0 S , r e v e r s i b i l i t y a n d p e r f o r ma n c e o
11、 f t h e s e p o t a s s i u m Ke y wo r ds :p o t a s s i u m ma ng a n e s e o x i de ;c a t h od i c de po s i t i o n ;mo r pho l o g y;c a pa c i t o r 0 I n t r O du c t i O n Du e t o t h e i r e x c e l l e n t e l e c t r o c h e mi c a l p r o p e r t i e s , me t a l 0 x i de s s u c h a
12、s Ru O2 a n d Mn O2 h a v e s h o wn hi g h p e rfo r ma n c e a s e l e c t r o d e ma t e r i a l i n s u p e r c a p a c i t o r s 【 Al t h o u g h r u t h e n i u m o x i d e h a s t h e l a r g e s t s p e c i fi c c a p a c i t a n c e ( S C ) v a l u e o f 2 2 0 0 F g a n d e x c e l l e n t
13、r e v e r s i b i l i t y , t h e h i g h c o s t , t o x i c n a t u r e a n d t h e u s e o f a 收稿 日期 : 2 0 1 0 0 7 3 0 。收修改稿 日期 : 2 0 1 0 0 9 - 2 5 。 国家 自然科学基金 。 2 0 6 3 5 0 2 0 , 2 0 8 2 1 0 6 3, 2 0 6 0 5 0 1 1 ) 、 江苏省 自然科学基金( N 。 B K 2 0 o 8 l 9 6 ) 及江苏省“ 青蓝工程” 资助项 目。 通讯联系人 。E - ma i l : j i a
14、 n g l p n j u e d u e n 第一作者 : 冯 良东, 男, 4 l岁 , 博 士; 研究方向 : 材料 电化学合成。 2 2 9 0 无饥化学学报 第 2 6卷 s t r o n g a c i di c e l e c t r o l y t e i n hi b i t i t s c o mme r c i a l a p p l i c a t i o nT h e r e h a v e b e e n i n c r e a s i n g i n t e r e s t s i n fin d i n g a l t e r n a t i v e s t
15、 o r u t he ni u m o x i d e a s a d v a n c e d e l e c t r 0 de ma t e r i a l s As a p o t e n t i a l c a pa c i t o r ma t e r i a l , ma n g a n e s e o x i d e ma t e r i a l s h a v e s h o wn e x c e l l e n t c a p a c i t i v e c h a r a e t e r i s t i c s w i t h h i g h t h e o r e t i
16、 c a l S C v a l u e ( a b o u t 1 3 7 0 F g ) a n d a r e i n a b u n d a n c e a s w e l l a s n o n t o x i c 13 5 - 7 1 Th e r e f o r e a l o t o f e f f o r t s h a v e 1 ) e e n d e v o t e d t o t h e i r c a p a c i t i v e c h a r a c t e r i s t i c s Th e p r e pa r a t i o n t e c h ni
17、qu e s o t ma ng a n e s e o x i d e s f o r c a p a c i t o r i n c l u d e e l e c t r o c h e mi c a l d e po s i t i o n, c h e m i c a l c o p r e c i p i t a t i o n h y dr o t he r ma l s y n t he s i s I - 删 s o l g e l p r o c e s s e s El e c t r o c he mi c a l d e p o s i t i o n t e e h
18、 n i qu e i s a d v a n t a g e o u s , b e c a u s e t h e n l a s s ,t h i c k ne s s ,a n d mo r p h o l o g y c a n b e e a s i l y c o n t r o l l e d b y s i m p l y a d j u s t i n g t h e e l e c t r o c h e mi c a l d e p o s i t i n g p a r a me t e r s s u c h a s t h e c o mp o ne n t ,a
19、 c i di t y a n d t e mp e r a t u r e o f t h e e l e c t r o l y t e I n a d d i t i o n ,me t a l o x i d e fil ms s y n t h e s i z e d b y e l e c t r o c h e mi c a l d e p o s i t i o n a r e mo r e l i k e l y t o b e n a n o s t r u e t u r e dT h e n a n o s t r u c t u r e o f ma n g a n
20、e s e o x i d e i s e s p e c i a l l y i mp o r t a n t for t h e d e v e l o p me n t o f e l e c t r o c h e mi c a l c a p a c i t o r s I t ha s b e e n s ho wn t ha t t h e S C o f ma n g a n e s e o x i d e s i s i n fl u e n c e d b y s o me f a c t o r s s u c h a s s h a p e a n d c r y s
21、t a l s t r u c t u r e o f t h e p r o du c t ,c h e mi c a l c o mp o s i t i o n, v a l e n c e s t a t e o f ma n g a n e s e , a n d s u r f a c e a r e a P r e v i o u s e l e c t r o c h e mi c a l p r e p a r a t i o n s we r e f o c u s e d o n a n o d i c d e p o s i t i o n o f ma n g a n
22、e s e o x i d e s 12 6 - 0 1 Th e a n o d i c d e p o s i t i o n v a r i a bl e s s u c h a s c u r r e n t d e ns i t v 。 p H v a l u e c o mp o s i t i o n a n d t e mp e r a t u r e o f p l a t i n g b a t h we r e f o u n d t o be t h e k e y f a c t o r s i n flu e n c i n g t h e S C o f ma n
23、 g a n e s e o x i d e I 捌Th e d e p o s i t s p r e p a r e d b y t h e a n o d i c d e p o s i t i o n we r e a mo r p h o u s a t a n n e a l i n g t e mp e r a t u r e s b e l o w 4 0 0 o r c o n t a i n e d p o o r l y c r y s t a l l i n e s t r uc t ur e4 ,2 蜊 Th e me a n o x i d a t i o n s
24、t a t e o f Mn i n c r e a s e d wi t h i n c r e a s i n g a n n e a l i n g t e mp e r a t u r e T h e S C o f ma n g a n e s e o x i d e s d e p o s i t e d b y a n o di c d e p o s i t i o n d e c r e a s e d wi t h i nc r e a s i n g fil m t hi c k n e s s tm 1 Be s i d e s t h e a bi l i t y t
25、 o a v o i d a n o d i c d i s s o l u t i o n o f me t a l l i c s u bs t r a t e s c a t h o d i c d e p o s i t i o n c a n a l s o e o d e p o s i t v a r i o u s o x i d e s a n d me t a l s ,a n d mo di f y t he c o mp o s i t i o n ,c o n dn e t i v i t y a n d e l e c t r o c h e mi c a I p
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- 关 键 词:
- 氧化物 电化学 控制 合成 及其 电容器 性质
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