Page 111 - 《精细化工》2023年第12期

第 12 期 刘亚丽，等: 高稳定性细菌纤维素/碳纳米管/MnO 2 复合超级电容器电极 ·2653·

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5、10 mA/cm ，选取一圈稳定的数据作为原始数据。 地防止了 MWCNT 的团聚，保证其良好的导电性及
电化学阻抗谱（EIS）测试：EIS 使用 1 个小频 机械性能 [23] 。
率的正弦扰动即可实现稳定的线性电化学响应，得 图 3a 是 BC、BC/MWCNT 3∶7 、BC/MWCNT 2∶8
到不同频率下的阻抗数据点。将得到的 EIS 曲线进 和 BC/MWCNT 1∶9 的 FTIR 谱图。
行模型匹配拟合可得出溶液扩散电阻值、等效电阻
值及电荷转移电阻值等。实验中 EIS 的频率范围为
0.01~100 kHz，振幅为 5 mV。

2 结果与讨论

2.1 BC 与 MWCNT 质量比对 BC/MWCNT 复合膜
物理/化学性能的影响
本研究基于 BC 与 MWCNT 之间的界面氢键实
现 MWCNT 在水中 的稳定分散，同时促进
BC/MWCNT 复合膜的电导率和机械性能的增强，且
BC 与 MWCNT 的一维尺寸匹配性使得二者发生紧
密的接触和缠绕。因此，BC/MWCNT 基底兼具 BC
优秀的柔韧性和 MWCNT 良好的导电性。
采用 SEM 对 BC/MWCNT 复合膜进行了形貌表
征，结果见图 2。

图 2 BC 和 MWCNT 物理混合物（a）、BC/MWCNT 3∶7
（b）、BC/MWCNT 2∶8 （c）、BC/MWCNT 1∶9 （d）、
的 SEM 图
Fig. 2 SEM images of mixture of BC and MWCNT (a), BC/
1∶9
2∶8
MWCNT 3∶7 (b), BC/MWCNT (c), BC/MWCNT (d)

如图 2a 所示，BC 平均直径为 20~50 nm，具有
典型的交联网络。羟基化的 MWCNT（直径 10~20 nm）
表面有较多褶皱，易自组装形成纳米线束。从图
2b~d 可以看出，BC/MWCNT 复合膜具有互穿网络

结构，很好地保留了多孔，可作为离子存储层，缩
2+
短 Mn 到 MWCNT 表面的扩散距离，利于电沉积的 图 3 BC、BC/MWCNT 复合膜的 FTIR 谱图（a）、XRD
谱图（b）、拉曼谱图（c）和电导率（d）
发生 [22] 。随着 BC 含量的减小，BC/MWCNT 基底的 Fig. 3 FTIR spectra (a), XRD patterns (b), Raman spectra
均匀度逐渐降低，BC/MWCNT 1∶9 表面出现微米级 (c) and electronic conductivity diagram (d) of BC
and BC/MWCNT composites films
的孔洞，严重影响了 BC/MWCNT 复合材料的机械
性能和电导率。结果表明，BC 在提供很好的机械支 由图 3a 可以看出，与纯 BC 相比，BC/MWCNT 3∶7 、
撑作用的同时，对 MWCNT 起到了分散效果，有效 BC/MWCNT 2 ∶ 8 和 BC/MWCNT 1 ∶ 9 中依然存 在