在這項工作中，合成制備了大比表面積，分級多孔，高導電性的MnO2納米片@氮摻雜石墨烯氣凝膠（MNSs@NGA），超薄的MnO2納米片垂直生長在多孔NGA表面，且存在Mn-O-C和Mn-N鍵。通過計算知道，超薄的MNSs暴露的表面單位面積比例很高，在該研究中首次定量了該值，以進一步了解MNSs@NGA的大表面積與高比電容相關。該MNSs@NGA復合電極用于超級電容器和鋅空電池時，具有出色的電化學性能，包括高的比能量和比功率密度，優(yōu)于目前報道的MnOx基材料。基于MnO2的重量比，MNSs@NGA顯示出高的比電容，該值接近MnO2的理論比電容。此外，MNSs@NGA用于有效的能量轉(zhuǎn)換和存儲時，還討論了相關機制，涉及到水介質(zhì)中的快速電子和離子轉(zhuǎn)移過程。
Figure 1. MNSs@NGA的形成示意圖。
Figure 2. （a-c）SEM，（d-e）不同放大倍數(shù)的TEM圖像，（f）SAED模式，（g）HRTEM圖像，（h）SEM圖像和（i-1）MNSs@NGA的C，N，O和Mn元素映射圖像。
Figure 3.（a）O 1s，（b）N 1s XPS光譜，（c）在-196 ℃溫度下的N2吸附-解吸等溫線，（d）MNSs@NGA的孔徑分布。
Figure 4.（a）不同掃描速率下的CV曲線，以及（b）MNSs@NGA在不同電流密度下的GCD曲線。（c）不同電流密度下的比電容和（d）循環(huán)穩(wěn)定性測試。 （e）MNSs@NGA//AC ASC裝置的充電/放電過程示意圖。（f）AC和MNSs@NGA在掃描速度為50 mV s-1時的CV曲線。（g）不同電壓窗口下的CV曲線，（h）不同掃描速率下的CV曲線，（i）不同電流密度下的GCD曲線，（j）比能量-比功率曲線。（k）比電容圖，和（l）循環(huán)穩(wěn)定性測試。
該研究工作由山東大學Renjie Zhang課題組，于2020年發(fā)表在Journal of Materials Chemistry A期刊上。原文：MnO2 nanosheets@nitrogen-doped graphene aerogel enable high specific energy and high specific power for supercapacitor and Zn-air battery。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號
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