Page 134 - 《精细化工》2021年第4期

·768· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

由图 4a 可以看到，ZMO/MO 在电压为 1.1 V 附
近出现明显的放电平台，且首次充/放电比容量分别
为 15.5 和 57.9 mA·h/g ， ZMO/MO/10CNT 和
ZMO/MO/ 30CNT 复合材料首次充/放电比容量分别
为 20.67、80.82 mA·h/g 和 35.29、72.66 mA·h/g。在
2+
首次充放电过程中，充电比容量较小可能是 Zn 受
相邻八面体位置（8d）中锰离子的高静电斥力影响所
[6]
导致的 ；而在放电过程中，除 ZnMn 2 O 4 贡献容量
外，α-Mn 2 O 3 也嵌入锌离子贡献容量，所以导致首
[4]
次充放电容量偏差较大 ；充放电比容量都较低可能是
[8]
由于初始充/放电过程中极化大、静电斥力大所致 。
ZMO/MO/ 10CNT 放电平台平稳且拥有最高的比容
量，这些都意味着 CNT 的复合进一步改善了复合材
料的电化学性能。由图 4b 可知，ZMO/MO 与

a、b—ZMO/MO；c、d—ZMO/MO/10CNT；e、f—ZMO/MO/30CNT ZMO/MO/CNT 的循环伏安曲线相似，其中氧化还原
图 3 不同质量分数 CNT 的 ZMO/MO/CNT 复合材料的 峰 都比较明 显，但又 不完全相 同。其中 ，
SEM 图 ZMO/MO/10CNT 的还原峰电流增大最明显，说明
Fig. 3 SEM images of ZMO/MO/CNT composites with Zn 嵌入 α-Mn 2 O 3 的电化学反应加快。结果表明，
2+
different mass fraction of CNT
CNT 最佳包覆量为 10%。
2.2 电化学性能分析 进一步探究 ZMO/MO/10CNT 在 0.1 mV/s 扫描
不同质量分数 CNT 的 ZMO/MO/CNT 复合材料 速度下的循环伏安曲线，如图 5 所示。
的首次循环伏安曲线和首次循环充/放电曲线如图 4
所示。

图 5 ZMO/MO/10CNT 前 3 次循环伏安曲线
Fig. 5 The first three cyclic voltammetric curves of ZMO/
MO/10CNT (0.1 mV/s)

在首次阳极扫描过程中，只观察到在 1.58 V 附
2+
近有一个较小的氧化峰，对应于 Zn 从 ZnMn 2 O 4 中
2+
脱出。氧化峰面积较小可能是 Zn 受相邻八面体位
置（8d）中锰离子的高静电斥力影响所致。在阴极
扫描过程中，有 3 个还原峰分别位于 1.41、1.19、1.03 V
2+
附近；1.41 V 处还原峰可能是由于 Zn 嵌入尖晶石
骨架，并对应于 Mn（Ⅳ）的还原；1.19 V 处微弱的
+
还原峰可能是 H 嵌入材料所致；1.03 V 处还原峰则

2+
a—首次恒流充/放电曲线（0.1 A/g 电流密度）；b—首次循环伏 可能是 Zn 嵌入 α-Mn 2 O 3 的结构中，同时 Mn（Ⅲ）
安曲线（0.1 mV/s 扫描速率） 还原为 Mn（Ⅱ）。首次还原峰较高可能归因于除
图 4 不同质量分数 CNT 的 ZMO/MO/CNT 复合材料的
ZnMn 2 O 4 外的 α-Mn 2 O 3 的附加容量贡献。从第 2 圈
电化学性能 2+
Fig. 4 Electrochemical properties of ZMO/MO/CNT composites 起，正极附 近 Zn 将 发生向层 状 Zn-birnessite
[4]
with different mass fraction of CNT （α-Mn 2 O 3 ）相嵌入/脱出反应 。在随后的扫描过