MnCo Oxides Supported on Carbon Fibers for High-Performance Supercapacitors

Jiu Wang Nanshi Wu Tao Liu Shaowen Cao Jiaguo Yu

Citation:  Wang Jiu, Wu Nanshi, Liu Tao, Cao Shaowen, Yu Jiaguo. MnCo Oxides Supported on Carbon Fibers for High-Performance Supercapacitors[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2020, 36(7): 1907072-0. doi: 10.3866/PKU.WHXB201907072 shu

用于超级电容器的锰钴氧化物/碳纤维材料

    通讯作者: 曹少文, swcao@whut.edu.cn
    余家国, jiaguoyu@yahoo.com; yujiaguo93@whut.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金 51922081

    国家自然科学基金 U1705251

    湖北自然科学基金 2017CFA031

    中央高校本科研业务费专项基金 WUT: 2019-Ⅲ-196

    国家自然科学基金 21773179

    国家自然科学基金 21433007

    国家自然科学基金(51922081, 21773179, U1705251, 21433007), 湖北自然科学基金(2017CFA031)和中央高校本科研业务费专项基金(WUT: 2019-Ⅲ-196)资助项目

摘要: 设计开发高性能超级电容器的电极材料是缓解当代能源危机的迫切需要。本研究工作采用简单的水热法并结合后续煅烧处理的方法制备了锰钴氧化物与碳纤维的复合材料。该方法制备的复合材料中的锰钴氧化物可以均匀地分散在碳纤维表面,从而增加了电极材料与电解质的界面接触,提高了电极材料的利用率。因此,锰钴氧化物材料上可发生完全的赝电容反应。而且,碳纤维的加入降低了材料的电阻,使得锰钴氧化物与碳纤维的复合材料具有良好的电容性能。在电流密度为2 A∙g-1时,电容可达854 F∙g-1。在此条件下,2000次循环后,电容仍可维持在72.3%。因此,碳纤维负载锰钴氧化物的复合材料可用于提高超级电容器的电化学性能, 并为制备高性能超级电容器的电极材料提供了新的策略。

English

    1. [1]

      Miller, J. R.; Simon, P. Science 2008, 321, 651. doi: 10.1126/science.1158736 doi: 10.1126/science.1158736

    2. [2]

      Dong, X. C.; Xu, H.; Wang, X. W.; Huang, Y. X.; Chan-Park, M. B.; Zhang, H.; Wang, L. H.; Huang, W.; Chen, P. ACS Nano 2012, 6, 3206. doi: 10.1021/nn300097q doi: 10.1021/nn300097q

    3. [3]

      Li, B.; Dai, F.; Xiao, Q. F.; Yang, L.; Shen, J. M.; Zhang, C. M.; Cai, M. Energy Environ. Sci. 2016, 9, 102. doi: 10.1039/C5EE03149D doi: 10.1039/C5EE03149D

    4. [4]

      Liu, X. Y.; Gao, Y. Q.; Yang, G. W. Nanoscale 2016, 8, 4227. doi: 10.1039/C5NR09145D doi: 10.1039/C5NR09145D

    5. [5]

      Qu, G. X.; Cheng, J. L.; Li, X. D.; Yuan, D. M.; Chen, P. N.; Chen, X. L.; Wang, B.; Peng, H. S. Adv. Mater. 2016, 28, 3646. doi: 10.1002/adma.201600689 doi: 10.1002/adma.201600689

    6. [6]

      Liu, T.; Zhang, L. Y.; Cheng, B.; Yu, J. G. Adv. Energy Mater. 2019, 9, 1803900. doi: 10.1002/aenm.201803900 doi: 10.1002/aenm.201803900

    7. [7]

      杨化超, 薄拯, 帅骁睿, 严建华, 岑可法.物理化学学报, 2019, 35, 200. doi: 10.3866/PKU.WHXB201803083Yang, H. C.; Bo, Z.; Shuai, X. R.; Yan, J. H.; Cen, K. F. Acta Phys. -Chim. Sin. 2019, 35, 200. doi: 10.3866/PKU.WHXB201803083

    8. [8]

      王海燕, 石高全.物理化学学报, 2017, 34, 22. doi: 10.3866/PKU.WHXB201706302Wang, H. Y.; Shi, G. Q. Acta Phys. -Chim. Sin. 2017, 34, 22. doi: 10.3866/PKU.WHXB201706302

    9. [9]

      Naoi, K.; Kisu, K.; Iwama, E.; Nakashima, S.; Sakai, Y.; Orikasa, Y.; Leone, P.; Dupré, N.; Brousse, T.; Rozier, P. Energy Environ. Sci. 2016, 9, 2143. doi: 10.1039/C6EE00829A doi: 10.1039/C6EE00829A

    10. [10]

      Godillot, G.; Taberna, P. L.; Daffos, B.; Simon, P.; Delmas, C.; Guerlou-Demourgues, L. J. Power Sources 2016, 331, 277. doi: 10.1016/j.jpowsour.2016.09.035 doi: 10.1016/j.jpowsour.2016.09.035

    11. [11]

      Chen, Y. Y.; Liu, T.; Zhang, L. Y.; Yu, J. G. ACS Sustain. Chem. Eng. 2019, 7, 11157. doi: 10.1021/acssuschemeng.9b00284 doi: 10.1021/acssuschemeng.9b00284

    12. [12]

      Chen, Y. Y.; Liu, T.; Zhang, L. Y.; Yu, J. G. Appl. Surf. Sci. 2019, 484, 135. doi: 10.1016/j.apsusc.2019.04.074 doi: 10.1016/j.apsusc.2019.04.074

    13. [13]

      杨康, 帅骁睿, 杨化超, 严建华, 岑可法.物理化学学报, 2019, 35, 755. doi: 10.3866/PKU.WHXB201810009Yang, K.; Shuai, X. R.; Yang, H. C.; Yan, J. H.; Cen, K. F. Acta Phys. -Chim. Sin. 2019, 35, 755. doi: 10.3866/PKU.WHXB201810009

    14. [14]

      Kang, Y. J.; Chun, S. J.; Lee, S. S.; Kim, B. Y.; Kim, J. H.; Chung, H.; Lee, S. Y.; Kim, W. ACS Nano 2012, 6, 6400. doi: 10.1021/nn301971r doi: 10.1021/nn301971r

    15. [15]

      Liu, T.; Jiang, C. J.; Cheng, B.; You, W.; Yu, J. G. J. Power Sources 2017, 359, 371. doi: 10.1016/j.jpowsour.2017.05.100 doi: 10.1016/j.jpowsour.2017.05.100

    16. [16]

      神祥艳, 何建江, 王宁, 黄长水.物理化学学报, 2018, 34, 1029. doi: 10.3866/PKU.WHXB201801122Shen, X. Y.; He, J. N.; Wang, N.; Huang, C. S. Acta Phys.-Chim. Sin. 2018, 34, 1029. doi: 10.3866/PKU.WHXB201801122

    17. [17]

      Zhang, L. Y.; Shi, D. W.; Liu, T.; Jaroniec, M.; Yu, J. G. Mater. Today 2018, 25, 35. doi: 10.1016/j.mattod.2018.11.002 doi: 10.1016/j.mattod.2018.11.002

    18. [18]

      Wang, G. P.; Zhang, L.; Zhang, J. J. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 797. doi: 10.1039/C1CS15060J doi: 10.1039/C1CS15060J

    19. [19]

      Kaewsongpol, T.; Sawangphruk, M.; Chiochan, P.; Suksomboon, M.; Suktha, P.; Srimuk, P.; Krittayavathananon, A.; Luanwuthi, S.; Iamprasertkun, P.; Wutthiprom, J. Mater. Today Commun. 2015, 4, 176. doi: 10.1016/j.mtcomm.2015.08.005 doi: 10.1016/j.mtcomm.2015.08.005

    20. [20]

      Sawangphruk, M.; Suksomboon, M.; Kongsupornsak, K.; Khuntilo, J.; Srimuk, P.; Sanguansak, Y.; Klunbud, P.; Suktha, P.; Chiochan, P. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 9630. doi: 10.1039/C3TA12194A doi: 10.1039/C3TA12194A

    21. [21]

      Sawangphruk, M.; Srimuk, P.; Chiochan, P.; Krittayavathananon, A.; Luanwuthi, S.; Limtrakul, J. Carbon 2013, 60, 109. doi: 10.1016/j.carbon.2013.03.062 doi: 10.1016/j.carbon.2013.03.062

    22. [22]

      Sawangphruk, M.; Pinitsoontorn, S.; Limtrakul, J. J. Solid State Electrochem. 2012, 16, 2623. doi: 10.1007/s10008-012-1691-x doi: 10.1007/s10008-012-1691-x

    23. [23]

      Li, W. Y.; Xu, K. B.; Song, G. S.; Zhou, X. Y.; Zou, R. J.; Yang, J. M.; Chen, Z. G.; Hu, J. Q. CrystEngComm 2014, 16, 2335. doi: 10.1039/C3CE42581A doi: 10.1039/C3CE42581A

    24. [24]

      Xu, Y. N.; Wang, X. F.; An, C. H.; Wang, Y. J.; Jiao, L. F.; Yuan, H. T. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 16480. doi: 10.1039/C4TA03123G doi: 10.1039/C4TA03123G

    25. [25]

      Chen, S.; Chen, H. C.; Li, C.; Fan, M. Q.; Lv, C. J.; Tian, G. L.; Shu, K. Y. J. Mater. Sci. 2017, 52, 6687. doi: 10.1007/s10853-017-0903-2 doi: 10.1007/s10853-017-0903-2

    26. [26]

      Padmanathan, N.; Selladurai, S. Ionics 2014, 20, 479. doi: 10.1007/s11581-013-1009-8 doi: 10.1007/s11581-013-1009-8

    27. [27]

      Hao, P.; Zhao, Z. H.; Li, L. Y.; Tuan, C. C.; Li, H. D.; Sang, Y. H.; Jiang, H. D.; Wong, C. P.; Liu, H. Nanoscale 2015, 7, 14401. doi: 10.1039/C5NR04421A doi: 10.1039/C5NR04421A

    28. [28]

      Zhao, Y.; Hu, L. F.; Zhao, S. Y.; Wu, L. M. Adv. Funct. Mater. 2016, 26, 4085. doi: 10.1002/adfm.201600494 doi: 10.1002/adfm.201600494

    29. [29]

      Liu, T.; Zhang, L. Y.; Cheng, B.; You, W.; Yu, J. G. Chem. Commun. 2018, 54, 3731. doi: 10.1039/C8CC00991K doi: 10.1039/C8CC00991K

    30. [30]

      欧阳建勇.物理化学学报, 2018, 34, 1211. doi: 10.3866/PKU.WHXB201804095Ouyang, J. Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2018, 34, 1211. doi: 10.3866/PKU.WHXB201804095

    31. [31]

      Wei, T. Y.; Chen, C. H.; Chien, H. C.; Lu, S. Y.; Hu, C. C. Adv. Mater. 2010, 22, 347. doi: 10.1002/adma.200902175 doi: 10.1002/adma.200902175

    32. [32]

      Liu, T.; Li, L. M.; Zhang, L. Y.; Cheng, B.; Yu, J. G. J. Power Sources 2019, 426, 266. doi: 10.1016/j.jpowsour.2019.04.053 doi: 10.1016/j.jpowsour.2019.04.053

    33. [33]

      Xu, L. Q. Y.; Zhang, L. Y.; Cheng, B.; Yu, J. G. Carbon 2019, 152, 652. doi: 10.1016/j.carbon.2019.06.062 doi: 10.1016/j.carbon.2019.06.062

    34. [34]

      Lu, Q.; Chen, Y. P.; Li, W. F.; Chen, J. G. G.; Xiao, J. Q.; Jiao, F. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 2331. doi: 10.1039/C2TA00921H doi: 10.1039/C2TA00921H

    35. [35]

      Wang, H. L.; Gao, Q. M.; Jiang, L. Small 2011, 7, 2454. doi: 10.1002/smll.201100534 doi: 10.1002/smll.201100534

    36. [36]

      Wu, N. S.; Low, J. X.; Liu, T.; Yu, J. G.; Cao, S. W. Appl. Surf. Sci. 2017, 413, 35. doi: 10.1016/j.apsusc.2017.03.297 doi: 10.1016/j.apsusc.2017.03.297

    37. [37]

      Li, J. F.; Xiong, S. L.; Liu, Y. R.; Ju, Z. C.; Qian, Y. T. ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 981. doi: 10.1021/am3026294 doi: 10.1021/am3026294

    38. [38]

      Li, L.; Zhang, Y. Q.; Liu, X. Y.; Shi, S. J.; Zhao, X. Y.; Zhang, H.; Ge, X.; Cai, G. F.; Gu, C. D.; Wang, X. L. Electrochim. Acta 2014, 116, 467. doi: 10.1016/j.electacta.2013.11.081 doi: 10.1016/j.electacta.2013.11.081

    39. [39]

      Gomez, J.; Kalu, E. E. J. Power Sources 2013, 230, 218. doi: 10.1016/j.jpowsour.2012.12.069 doi: 10.1016/j.jpowsour.2012.12.069

    40. [40]

      Jagdale, P.; Koumoulos, E. P.; Cannavaro, I.; Khan, A.; Castellino, M.; Dragatogiannis. D. A.; Tagliaferro A.; Charitidis, C. A. Manufacturing Rev. 2017, 4, 10. doi: 10.1051/mfreview/2017008 doi: 10.1051/mfreview/2017008

    41. [41]

      Yan, J.; Fan, Z. J.; Wei, T.; Cheng, J.; Shao, B.; Wang, K.; Song, L. P.; Zhang, M. L. J. Power Sources 2009, 194, 1202. doi: 10.1016/j.jpowsour.2009.06.006 doi: 10.1016/j.jpowsour.2009.06.006

    42. [42]

      Lu, W. J.; Liu, M. X.; Miao, L.; Zhu, D. Z.; Wang, X.; Duan. H.; Wang, Z. W.; Li, L. C.; Xu Z. J.; Gan, L. H.; et al. Electrochim. Acta 2016, 205, 132. doi: 10.1016/j.electacta.2016.04.114 doi: 10.1016/j.electacta.2016.04.114

    43. [43]

      Thommes, M.; Kaneko, K.; Neimark, A. V.; Olivier, J. P.; Rodriguez-Reinoso, F.; Rouquerol, J.; Sing, K. S. Pure Appl. Chem. 2015, 87, 1051. doi: 10.1515/pac-2014-1117 doi: 10.1515/pac-2014-1117

    44. [44]

      Wu, S. S.; Chen, W. F.; Yan, L. F. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 2765. doi: 10.1039/C3TA14387B doi: 10.1039/C3TA14387B

    45. [45]

      Wang, X.; Liu, W. S.; Lu, X. H.; Lee, P. S. J. Mater. Chem. 2012, 22, 23114. doi: 10.1039/C2JM35307E doi: 10.1039/C2JM35307E

    46. [46]

      Gao, H. C.; Xiao F.; Ching, C. B.; Duan H. W. ACS Appl. Mater. Inter. 2012, 4, 2801. doi: 10.1021/am300455d doi: 10.1021/am300455d

    47. [47]

      Jing, M. J.; Hou, H. S.; Yang, Y. C.; Zhu, Y. R.; Wu, Z. B.; Ji, X. B. Electrochim. Acta 2015, 165, 198. doi: 10.1016/j.electacta.2015.03.032 doi: 10.1016/j.electacta.2015.03.032

    48. [48]

      Sun, L.; Zhang, Y. X.; Zhang, Y.; Si, H. C.; Qin, W. P.; Zhang, Y. H. Chem. Commun. 2018, 54, 10172. doi: 10.1039/C8CC05745A doi: 10.1039/C8CC05745A

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  0
  • 文章访问数:  18
  • HTML全文浏览量:  1
文章相关
  • 发布日期:  2020-07-15
  • 收稿日期:  2019-07-25
  • 接受日期:  2019-09-11
  • 修回日期:  2019-09-09
  • 网络出版日期:  2019-09-24
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章