Page 115 - 《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 ·2657·

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图 9 扫描速率为 5 mV/s 时 BC/MWCNT/MnO 2 复合膜电极的 CV 曲线（a）；电流密度为 1 mA/cm 时 BC/MWCNT/MnO 2
复合膜电极的 GCD 曲线（b）；BC/MWCNT/MnO 2 -20 在不同扫速下的 CV 曲线（c）；BC/MWCNT/MnO 2 -20 在不
同电流密度下的 GCD 曲线（d）；BC/MWCNT/MnO 2 复合膜电极的 EIS 奈奎斯特图（e）；BC/MWCNT/MnO 2 -20
循环性能（f）
Fig. 9 CV curves of BC/MWCNT/MnO 2 composite electrodes at a scanning speed of 5 mV/s (a); GCD curves of
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BC/MWCNT/MnO 2 composite electrodes at a current density 1 mA/cm (b); CV curves of BC/MWCNT/MnO 2 -20 at
different scanning speed (c); GCD curves of BC/MWCNT/MnO 2 -20 at different current densities (d); EIS Nyquist
plots of BC/MWCNT/MnO 2 composite electrodes (e); Cycle performance of BC/MWCNT/MnO 2 -20 (f)

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在 20 mA/cm 电流密度下对 BC/MWCNT/MnO 2- 面多羟基的 BC 和 MWCNT 可形成界面氢键。基于
20 复合膜电极进行 10000 次循环，结果见图 9f。可 以上多重作用，复合膜 BC/MWCNT 兼具导电性和机
以看出，其比电容保留率约为 96%。在前期循环 械性。不同的 BC 与 MWCNT 质量比对 BC/MWCNT
（1000 次）中比电容快速下降是 MnO 2 的外部和内 复合材料的形貌结构及导电性有明显影响。当 BC
部层之间的黏附不稳定造成的，源于在 BC/MWCNT 和 MWCNT 的质量比为 2∶8 时，BC/MWCNT 2∶8
基底上沉积了过厚的 MnO 2 层。在随后的 9000 次循 复合膜导电性能最好，可达到 21.74 S/cm。
环中，电极保持了超过 96%的初始比电容，这表明 （2）复合膜 BC/MWCNT 富含羟基，有利于 Mn 2+
内部 MnO 2 层在循环过程中保持稳定，BC/MWCNT/ 的吸附，当电沉积时间为 20 min 时，BC/MWCNT/
MnO 2 -20 复 合 膜 电极在高电 流密度下仍 能保持 MnO 2 -20 复合膜电极的电化学性能最优，当电流密
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稳定。 度为 1 mA/cm 时，其比电容可达 1.17 F/cm（200 F/g），
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综上，BC/MWCNT/MnO 2 -20 出色的电化学性 且具有优异的循环稳定性，在 20 mA/cm 的电流密
能归因于 BC/MWCNT 复合膜上沉 积的高品质 度下进行 10000 次循环后，其比电容保留率稳定在
MnO 2 纳米片，其精细的蜂窝状结构，具有大的比表 96%。
面积和丰富的氧化还原活性位点。
参考文献：
3 结论 [1] ZHAO Z, XIA K, HOU Y, et al. Designing flexible, smart and
self-sustainable supercapacitors for portable/wearable electronics:
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[2] MA J (马婧), WANG F P (王芳平), ZHOU K L (周凯玲), et al.
自组装过程，MWCNT 与 BC 表面丰富的羟基之间 Preparation of sandwich-type biochar electrode materials and
的界面氢键使得 BC/MWCNT 成为兼具高导电性和 performance of supercapacitor[J]. Fine Chemicals (精细化工), 2021,
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良好机械性能的复合膜，通过简单的电沉积方法，
[3] ALLAGUI A, ELWAKIL A S, FOUDA M E, et al. Capacitive
在复合膜 BC/MWCNT 表面上沉积 MnO 2 ，成功制备 behavior and stored energy in supercapacitors at power line
了无黏结剂的自支撑膜电极 BC/MWCNT/MnO 2 。主 frequencies[J]. Journal of Power Sources, 2018, 390: 142-147.
[4] ZHANG S F (张素风), HU X X (呼旭旭), ZHOU Q S (周秋生), et al.
要结论如下： Study on electrochemical performance of ntrogen-doped carbon fiber
（1）两亲性化学结构的 BC 可作为绿色表面活 functionally modified by MnO 2 nanosheets[J]. Transactions of China
性剂，将 MWCNT 很好地分散到水中，同时二者良 Pulp and Paper (中国造纸学报), 2022, 37(1): 36-42.
[5] WU D, XIE X, ZHANG Y, et al. MnO 2/carbon composites for
好的一维纳米尺寸匹配性使其充分缠绕；此外，表 supercapacitor: Synthesis and electrochemical performance[J].