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Mn7C3@C核壳型纳米粒子制备及其超级电容器电极特性
  • ISSN号:1000-8608
  • 期刊名称:《大连理工大学学报》
  • 时间:0
  • 分类:TK01[动力工程及工程热物理] TK02[动力工程及工程热物理]
  • 作者机构:大连理工大学材料科学与工程学院三束材料改性教育部重点实验室,辽宁大连116024
  • 相关基金:中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(DUTl5LAB05);常州市企业领军型创新人才引进堵育计划资助碘目(CQ20153002);国家自然科学基金资助项目(51171033).
中文摘要:

以甲烷作为碳源气体,块体锰作为原料,采用一种简单的直流电弧等离子体法成功制备了Mn7Cs@C核壳型纳米粒子,用于高性能超级电容器的电极材料.所制备的Mn,C3@C核壳型纳米粒子平均直径为30-35nm.拉曼光谱结果显示石墨碳壳具有良好的导电性.通过循环伏安、恒电流充放电及电化学交流阻抗谱对Mn7C3@C核壳型纳米粒子电极材料进行电化学性能分析,结果表明其具有高比电容、快速充放电等优异的电化学性能.在扫描速率为1mV/s时,比电容最高可达185.8F/g.同时具有良好的循环稳定性,在100mV/s扫描速率下l000次循环伏安测试后,比电容仍保持为最初的88%,与单纯Mn7C3(79%)相比,有明显提高.Mn7C3@C核壳型纳米粒子电极材料优异的电化学性能归因于其良好的核壳结构,富缺陷碳层具有良好的导电性,有助于离子的传输和结构的稳定,而内核Mn,C。主要产生赝电容,在C和Mn7C3的协同作用下产生双电层和赝电容双模式储能机制.

英文摘要:

Core-shell MnTC3@C nanoparticles are synthesized successfully by a facile DC arc- discharge plasma method with CH4 as carbon source and block metal Mn as manganese material, which are used as electrode materials for high-performance supercapacitors. The as-prepared MnTC3@C mainly composes of spherical nanoparticles with a mean size of about 30-35 nm. Raman spectra provide enough evidence of high electrical conductivity of the graphitic carbon layers. The electrochemical performance of core-shell Mn7C3 @C nanoparticles electrode material is tested by cyclic voltammograms, galvanostatic charge-discharge and electrochemical impedance spectroscopy, which shows an excellent electrochemical performance, such as high specific capacitance, rapid charge- discharge and so on. The specific capacitance reaches 185. 8 F/g at the scan rate of 1 mV/s. Meanwhile, good cycle stability is obtained, where 88% of the initial specific capacitance is retained after 1 000 cycles at the scan rate of 100 mV/s, significantly improving the MnTC3 nanoparticles performance (79%). The excellent electrochemical response is attributed to a well-defined core-shell structure, where a super-conductive, defect-enriched carbon layer that fastens the ion exchange and provides stability for the structure and the pseudocapacitive contribution from Mn7C3 core, which generates an optimal dual energy storage mechanism of double-layer capacitance and pseudocapacitance.

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期刊信息
  • 《大连理工大学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:大连理工大学
  • 主编:程耿东
  • 地址:大连理工大学学报编辑部
  • 邮编:116024
  • 邮箱:xuebao@dlut.edu.cn
  • 电话:0411-84708608
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-8608
  • 国内统一刊号:ISSN:21-1117/N
  • 邮发代号:8-82
  • 获奖情况:
  • 国家“双百”期刊,1997年获首届中国期刊奖提名奖、获第二届全国优秀...,1992年获全国优秀科技期刊评比三等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),波兰哥白尼索引,德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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