δ-MnO_(2)原位负载纳米木质素基分级多孔炭的制备及其电化学性能

作者：娄瑞^*; 牛涛嫄; 曹启航; 张依依; 雷雯祺; 卢聪敏; 王志伟

来源：化工进展, 2023, 1-9.

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0295

• 纳米木质素
• 多孔炭
• 二氧化锰
• 电化学

由于生物质来源广泛、成本低廉、可再生等优点，近年来生物质基多孔炭作为电极材料在超级电容器方面的应用被广泛研究。本文以麦草生物质分离得到的纳米木质素(lignin nanoparticles， LNP)为炭前驱体，经碳酸锌活化预处理后在不同热解温度(600～800 ℃)下制备LNP基分级多孔炭(LPC)。并通过溶剂反应法将δ-MnO2纳米晶原位负载于LPC上，成功合成具有三维(3D)纳米片状结构的炭基复合材料(MnO2/LPC)。借助SEM、XRD和FTIR等手段耦合电化学性能测试技术，对MnO2/LPC的微观形貌、结构组成及其电化学性能等进行表征。研究结果显示，LNP衍生LPC的热解温度对δ-MnO2原位生长行为有着重要影响。当LPC的热解温度从600 ℃升高到800 ℃时，原位生长的MnO2从纳米簇状颗粒逐渐演变成3D交联的多孔纳米片层结构。此外，以MnO2/LPC制备的工作电极表现出优异的电化学性能。当电流密度1 A/g时，在800 ℃下的MnO2/LPC具有最高的质量比电容(145 F/g)；当电流密度增大至5 A/g时，其比电容量仍保持为110 F/g，并具有良好的倍率性能(75.9%)；同时，该复合材料组装成的对称超级电容器在二电极体系下具有较高的比电容(87 F/g)和能量密度(3.3 W·h/kg)。

• 单位
  广西大学; 机电工程学院; 陕西科技大学