镧掺杂的二氧化锰，碳纳米管电化学超级电容器复合电极.pdf

物理化学学报 (WuliHuaxueXuebao) 2340 ActaPhys．一Chim．Sin．2011，27tlO)，2340—2346 October [Article】 www．whxb．pku．edu．cn 镧掺杂的二氧化锰，碳纳米管电化学超级 电容器复合电极 薛 荣 阎景旺 田 颖 衣宝廉 (中国科学院大连化学物理研究所，辽宁大连 116023) 摘要： 尽管在二氧化锰／多壁碳纳米管(MnO／MWCNTs)~．获得了较高的比电容，低 电导率仍是制约MnOz担 载量或膜厚度提高的主要障碍．另一个 问题是MnO M／WCNTs的循环稳定性远低于活性炭．所 以截止到 目前 这一新型材料的应用仍然受到很大的限制．本文采用原位还原的方法制备镧掺杂二氧化锰，多壁碳纳米管电 化学超级电容器复合 电极材料．分别通过透射 电镜(TEM)、扫描 电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红 ~J-(FTIR)光谱等技术对这些复合材料的形貌与结构进行了分析．采用循环伏安法、恒 电流充放电法和交流阻 抗法对其进行了电化学性能的研究．研究结果表明，通过还原Mn0；可以在MWCNTs上形成La掺杂Mn0：复 合材料．La掺杂降低了复合 电极的电阻，这是因为La的引入可以增大MnO的晶格缺陷，从而提高材料的电 导率以及 电极的电化学性能．因此La掺杂是克服MnO本征导电性差的有效途径之一．掺杂La可以在不增大 电极电阻的情况下提高MnO 的担载量或膜厚度．La掺杂的更重要的作用是使 以MnO ／MWCNTs作电极的对 称 电化学超级电容器的循环性能得到显著改善．此外，La掺杂也使复合电极的比电容得到一定程度的提高． 关键词： 超级电容器： 多壁碳纳米管 镧 二氧化锰：赝 电容 中图分类号：0646 Lanthanum DopedManganeseDioxide／CarbonNanotubeComposite ElectrodesforElectrochemicalSUpercapaCitorS XUERong YANJing—W ang TIANYing YIBao-Lian (DalianInstituteofChemicalPhvsics，ChineseAcademyofSciences．Dalian116023，LiaoningProvince,PR．China Abstract： Althoughhigherspecificcapacitanceshavebeenachievedformanganesedioxide／multi．walled carbonnanotubesfMnO2／MWCNTs)．thelowconductivityofMnO2{sstillthemainobstacle{nincreasingits loadingorfiIm thickness．Anotherproblem isthatthecyclingstabilityofMnO2／MW CNTsismuchIowerthan thatofactivated carbon electrodes．Therefore．this new type ofelectrode materiaIis stilIlimited in applicationuntilnow．1nthispaper，Ianthanum dopedMn02／MW CNTscompositeswerepreparedbyan 力『 situ redox method．The surface morphology and phase structure ofthe a