Электрохимические характеристики MnO2/С-электродов в нейтральных водных электролитах
- Authors: Чернявина В.В.1, Бережная А.Г.1, Дышловая Я.А.1
-
Affiliations:
- Южный федеральный университет
- Issue: Vol 60, No 5 (2024)
- Pages: 572–579
- Section: Articles
- URL: https://ruspoj.com/0002-337X/article/view/676776
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0002337X24050064
- EDN: https://elibrary.ru/MWXHJU
- ID: 676776
Cite item
Abstract
Модификацию поверхности угольных электродов наночастицами диоксида марганца проводили методом анодного электрохимического осаждения. Структурные характеристики и элементный состав MnO2/С изучены методами энергодисперсионного микроанализа, просвечивающей электронной микроскопии. Электрохимические характеристики электродов исследованы методами циклической вольтамперометрии, гальваностатического заряда-разряда и импедансной спектроскопии. Проведено сравнение удельной емкости электродов MnO2/С в 0,5 М растворах Li2SO4, Na2SO4 и K2SO4. Установлено, что большие значения удельной емкости полученных материалов реализуются в растворе сульфата натрия.
Full Text

About the authors
В. В. Чернявина
Южный федеральный университет
Author for correspondence.
Email: vchernyavina@yandex.ru
Russian Federation, 344006, Ростов-на-Дону, ул. Б. Садовая, 105/42
А. Г. Бережная
Южный федеральный университет
Email: vchernyavina@yandex.ru
Russian Federation, 344006, Ростов-на-Дону, ул. Б. Садовая, 105/42
Я. А. Дышловая
Южный федеральный университет
Email: vchernyavina@yandex.ru
Russian Federation, 344006, Ростов-на-Дону, ул. Б. Садовая, 105/42
References
- Vellacheri R., Pillai V.K., Kurungot S. Hydrous RuO2–Carbon Nanofiber Electrodes with High Mass and Electrode-Specific Capacitance for Efficient Energy Storage // Nanoscale. 2012. № 4. P. 890–896. https://doi.org/10.1039/C2NR11479H
- Mao L., Zhang K., Chan H. S., Wu J. Nanostructured MnO2/Graphene Composites for Supercapacitor Electrodes: the Effect of Morphology, Crystallinity and Composition // J. Mater. Chem. 2012. V. 22. № 5. P. 1845–1851. https://doi.org/10.1039/C1JM14503G
- Meher S.K., Rao G.R. Effect of Microwave on the Nanowire Morphology, Optical, Magnetic, and Pseudocapacitance Behavior of Co3O4 // J. Phys. Chem. C. 2011. V. 115. № 51. P. 25543–25556. https://doi.org/10.1021/jp209165v
- Qu Q.T., Zhu Y.S., Gao X.W., Wu Y.P. Core–Shell Structure of Polypyrrole Grown on V2O5 Nanoribbon as High Performance Anode Material for Supercapacitors // Adv. Energy Mater. 2012. V. 2. № 8. P. 950–955. https://doi.org/10.1002/aenm.201200088
- Tang W., Liu L.L., Tian S., Li L., Yue Y.B., Wu Y.P., Zhu K. Aqueous Supercapacitors of High Energy Density Based on MoO3 Nanoplates As Anode Material // Chem. Commun. 2011. V. 47. № 36. P. 10058–10060. https://doi.org/10.1039/C1CC13474D
- Naoi K., Morita M. Advanced Polymers as Active Materials and Electrolytes for Electrochemical Capacitors and Hybrid Capacitor Systems // The Electrochem. Soc. Interface. 2008. V. 17. P. 44–48. https://doi.org/10.1149/2.F06081IF
- Lee H. Y., Goodenough J. B. Ideal Supercapacitor Behavior of Amorphous V2O5·nH2O in Potassium Chloride (KCl) Aqueous Solution // J. Solid State Chem. 1999. V. 148. № 1. P. 81–84. https://doi.org/10.1006/jssc.1999.8367
- Xu C., Kang F., Li B., Du H. Recent Progress on Manganese Dioxide Based Supercapacitors // J. Mater. Res. 2010. V. 25. P. 1421–1432. https://doi.org/10.1557/JMR.2010.0211
- Hou D., Tao H., Zhu X., Li M. Polydopamine and MnO2 Core-Shell Composites for High-Performance Supercapacitors // Appl. Surf. Sci. 2017. V. 419. P. 580–585. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.05.080
- Lang J.W., Yan X.B., Yuan X.Y., Yang J., Xue Q.J. Study on the Electrochemical Properties of Cubic Ordered Mesoporous Carbon for Supercapacitors // J. Power Sources. 2011. V. 196. P. 10472–10478. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2011.08.017
- Xu C., Wei C., Li B., Kang F., Guan Z. Charge Storage Mechanism of Manganese Dioxide for Capacitor Application: Effect of the Mild Electrolytes Containing Alkaline and Alkaline-Earth Metal Cations // J. Power Sources. 2011. V. 196. P. 7854–7859. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2011.04.052
- Kim I-T., Kouda N., Yoshimoto N., Morita M. Preparation and Electrochemical Analysis of Electrodeposited MnO2/C Composite for Advanced Capacitor Electrode // J. Power Sources. 2015. V. 298. P. 123–129. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2015.08.046
- Чернявина В.В., Бережная А.Г. Удельная масса и энергетические свойства угольных электродов на основе активированного угля марки NORIT DLС SUPRA 50 // Электрохимия. 2018. Т. 54. № 8. С. 42–47. https://doi.org/10.1134/s0424857018110026
- Liu B., Cao Z., Yang Z., Qi W., He J., Pan P., Li H., Zhang P. Flexible Micro-Supercapacitors Fabricated from MnO2 Nanosheet/Graphene Composites with Black Phosphorus Additive // Prog. Nat. Sci. 2022. V. 32. № 1. P. 10–19. https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2021.10.008
- Wang J., Yunus R., Li J., Li P., Zhang P., Kim J. In Situ Synthesis of Manganese Oxides on Polyester Fiber for Formaldehyde Decomposition at Room Temperature // Appl. Surf. Sci. 2015. V. 357. P. 787–94. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2015.09.109
- Devaraj S., Munichandraiah N. Effect of Crystallographic Structure of MnO2 on Its Electrochemical Capacitance Properties // J. Phys. Chem. C. 2008. V. 112. № 11. P. 4406–4417. https://doi.org/10.1021/jp7108785
- Toupin M., Brousse T., B´elanger D. Charge Storage Mechanism of MnO2 Electrode Used in Aqueous Electrochemical Capacitor // Chem. Mater. 2004. V. 16. № 16. P. 3184–3190. https://doi.org/10.1021/cm049649j
- Chen P., Adomkevicius A., Lu Y., Lin S., Tu Y., Hu C. The Ultrahigh-Rate Performance of Alkali Ion-Pre-Intercalated Manganese Oxides in Aqueous Li2SO4, Na2SO4, K2SO4 and MgSO4 Electrolytes // J. Electrochem. Soc. 2019. V.166. № 10. P. 1875–1883. https://doi.org/10.1149/2.0631910jes
- Qu Q., Zhang P., Wang B., Chen Y., Tian S., Wu Y., Holze R. Electrochemical Performance of MnO2 Nanorods in Neutral Aqueous Electrolytes as a Сathode for Asymmetric Supercapacitors // J. Phys. Chem. C. 2009. V. 113. № 31. P. 14020–14027. https://doi.org/10.1021/jp8113094
- Gu J., Fan X., Liu X., Li S., Wang Z., Tang S. and Yuan D. Mesoporous Manganese Oxide with Large Specific Surface Area for High-Performance Asymmetric Supercapacitor with Enhanced Cycling Stability // Chem. Eng. J. 2017. V. 324. P. 35–42. https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.05.014
- Shao J., Li X., Qu Q., Wu Y. Study on Different Power and Cycling Performance of Crystalline KxMnO2·nH2O as Cathode Material for Supercapacitors in Li2SO4, Na2SO4, and K2SO4 Aqueous Electrolytes // J. Power Sources. 2013. V. 223. P. 56–61. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.09.046
- Xu C., Li B., Du H., Kang F., Zeng Y. Capacitive Behavior and Charge Storage Mechanism of Manganese Dioxide in Aqueous Solution Containing Bivalent Cations // J. Electrochem. Soc. 2009. V. 156. № 1. P. 73–78. https://doi.org/10.1149/1.3021013
- Devaraj S., Munichandraiah N.J. The Effect of Nonionic Surfactant Triton X-100 During Electrochemical Deposition of MnO2 on Its Capacitance Properties // J. Electrochem. Soc. 2007. V. 154. № 10. P. 901–909. https://doi.org/10.1149/1.2759618
- Reddy R.N., Reddy R.G. Sol–Gel MnO2 As an Electrode Material for Electrochemical Capacitors // J. Power Sources. 2003. V. 124. № 1. P. 330–337. https://doi.org/10.1016/S0378-7753(03)00600-1
- Xu C., Li B., Du H., Kang F., Zeng Y. Supercapacitive Studies on Amorphous MnO2 in Mild Solutions // J. Power Sources. 2008. V. 184. № 2. P. 691– 694. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2008.04.005
Supplementary files
