Nghiên cứu tính chất điện hóa của vật liệu nanocompozit GO/MnO2 ứng dụng trong siêu tụ

Trong nghiên cứu này, vật liệu nano compozit GO/MnO2 được điều chế bằng phương pháp kết tủa hóa học. Tính chất điện hóa của vật liệu được nghiên cứu quét thế tuần hoàn (CV) trong dung dịch Na2SO4 1M, kết quả cho thấy vật liệu có dung lượng riêng đạt 273,4 F/g. Ngoài ra, vật liệu hoạt động có tính thuận nghịch cao, ổn định.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu tính chất điện hóa của vật liệu nanocompozit GO/MnO2 ứng dụng trong siêu tụ TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐIỆN HÓA CỦA VẬT LIỆU NANOCOMPOZIT GO/MnO2 ỨNG DỤNG TRONG SIÊU TỤ Mạc Đình Thiết1*, Hoàng Thị Kim Vân2, Nguyễn Thị Lan Anh3, Nguyễn Duy Toàn3 1 Phòng KHCN & Đảm bảo chất lượng giáo dục, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì 2 Khoa Công nghệ Hóa học & Môi trường, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì 3 Khoa Kỹ thuật Phân tích, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì *Email: macthiet@gmail.com Tóm tắt: Trong nghiên cứu này, vật liệu nano compozit GO/MnO2 được điều chế bằng phương pháp kết tủa hóa học. Tính chất điện hóa của vật liệu được nghiên cứu quét thế tuần hoàn (CV) trong dung dịch Na2SO4 1M, kết quả cho thấy vật liệu có dung lượng riêng đạt 273,4 F/g. Ngoài ra, vật liệu hoạt động có tính thuận nghịch cao, ổn định. Sau khi phóng nạp 500 chu kỳ, vật liệu có dung lượng riêng còn duy trì 80,4% so với ban đầu. Vật liệu nano compozit GO/MnO2 hứa hẹn được ứng dụng trong siêu tụ. Từ khóa: Siêu tụ, mangan đioxit, graphen oxit STUDY ON ELCTROCHEMISTRY SUPERCAPACITOR PROPERTIES OF METARIAL GO/MnO2 NANOCOMPOSITE FOR SUPERCAPACITORS APPLICATIONS Abstract: In this study, GO/MnO2 nanocomposite material is synthesized by chemical deposition method. Electrochemical properties of the synthesized material was studied using cyclic voltammetry (CV) in 1M Na2SO4 aqueous electrolyte that showed a high specific capacitance of 273,4 F/g. In addition, the synthesized nanomaterial showed a good reversibility and cycling stability. After charge-discharge 500 cycles, material maintained 80,4% of its initial specific capacitance. The GO/MnO2 nanocomposite is expected as electrode material for supercapacitors. Keywords: Supercapacitor, manganese dioxide, graphene oxide 1. GIỚI THIỆU ý bởi các ưu điểm như: có nguồn nguyên liệu tương đối rẻ, phong phú trong tự nhiên, cách Nghiên cứu và phát triển các nguồn năng chế tạo đơn giản và có thể theo nhiều phương lượng mới đang được nhiều nhà khoa học pháp khác nhau, tính dẫn điện và hoạt tính trên thế giới quan tâm, trong đó phải kể đến điện hóa tương đối tốt, rất thân thiện với môi siêu tụ. Siêu tụ là thiết bị tích trữ điện tích có trường [3,6]. Tuy nhiên, mangan đioxit lại mật độ tích trữ lớn và thời gian sống dài hơn chưa hoàn toàn đáp ứng được các yêu cầu kỹ so với pin, ắc quy, mặt khác nó có mật độ thuật của vật liệu siêu tụ do dung lượng riêng năng lượng cao hơn rất nhiều so với tụ điện và tuổi thọ chưa cao. Để cải thiện nhược điểm thông thường [1-7]. Các vật liệu có thể sử này, một số nghiên cứu gần đây cho thấy khi dụng cho siêu tụ gồm nhóm vật liệu cacbon, thêm graphen oxit vào mangan đioxit có thể nhóm vật liệu polyme, nhóm vật liệu oxit kim làm tăng tính chất điện hóa, khả năng ứng loại và rutini oxit (RuO2). Đặc biệt khi sử dụng của nó trong lĩnh vực siêu tụ. Và khi sử dụng các vật liệu nano thuộc các nhóm này dụng các phương pháp tổng hợp vật liệu khác như nano oxit kim loại, graphen, graphen oxit nhau, kết quả về dung lượng cũng như độ bền (GO), ống nanocacbon (CNT),… sẽ đem lại điện hóa của vật liệu là khác nhau [6-8]. các tính năng rất cao cho siêu tụ như dung lượng cao, tuổi thọ lớn, thân thiện với môi Trong bài báo này chúng tôi trình bày kết trường [2,4]. quả nghiên cứu tính chất điện hóa của vật liệu nanocompozit GO/MnO2 tổng hợp theo Trong số các vật liệu dùng cho siêu tụ, phương pháp kết tủa hóa học. mangan đioxit (MnO2) đã và đang được chú ĐẶC SAN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ / SỐ 1 NĂM 2022 12 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 2. THỰC NGHIỆM 2.4. Phương pháp nghiên cứu 2.1. Hóa chất Hình thái bề mặt và cấu trúc của vật liệu được nghiên cứu bằng phương pháp chụp ảnh Các hóa chất chính sử dụng trong nghiên SEM, giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD). cứu gồm: KMnO4, MnCl2, Na2SO4, HCl, C2H5OH, PTFE, GO (loại PA), cacbon đen, Tính chất điện hóa của vật liệu điện cực keo bạc, keo epoxy, điện cực niken. được nghiên cứu theo phương pháp quét thế vòng tuần hoàn (CV) thực hiện trên thiết bị 2.2. Thiết bị đo điện hóa đa năng PGSTAT 302N với dung Một số ...