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水钠锰矿介导下晴隆锑矿区黄壤中锑形态的转化
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作者 刘玉蛟 朱霞萍 +2 位作者 崔婷 任维 赵平 《岩石矿物学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1005-1011,共7页
采用原位制备的方式在贵州晴隆矿区黄壤上负载0.015%、0.025%、0.05%和0.1%的水钠锰矿(δ-MnO_(2)),淹水20 d后,测定悬浮液中锰和锑的含量和黄壤中各形态锰与各形态锑的含量,并进行各参数的相关性分析,以明确锰氧化物及其形态对锑矿区... 采用原位制备的方式在贵州晴隆矿区黄壤上负载0.015%、0.025%、0.05%和0.1%的水钠锰矿(δ-MnO_(2)),淹水20 d后,测定悬浮液中锰和锑的含量和黄壤中各形态锰与各形态锑的含量,并进行各参数的相关性分析,以明确锰氧化物及其形态对锑矿区黄壤中锑形态的影响。结果表明,随着载锰量增加,悬浮液中锰、黄壤中各形态锰含量逐渐增加,各形态锰含量大小顺序与对照土壤(CK)一致。随着载锰量的增加,黄壤中非专性吸附态锑、专性吸附态锑、残渣态锑含量下降,铁锰铝氧化物结合态锑含量增加。载锰量与各形态锰均呈显著正相关(P<0.05),与铁锰铝氧化物结合态锑、残渣态锑分别呈显著正相关(P<0.05)和显著负相关(P<0.1);铁锰铝氧化物结合态锑、残渣态锑与各形态锰分别呈显著正相关(P<0.05)和显著负相关(P<0.1)。负载的δ-MnO_(2)以多种形式存在于黄壤中,淹水状态下存在形态发生不同程度的转化,各形态锰与锑发生氧化、吸附、络合反应,使土壤中非专性吸附态锑、专性吸附态锑和残渣态锑向铁锰铝氧化物结合态锑转化。 展开更多
关键词 黄壤 δ-mno_(2) 锑形态 锰形态
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棒状δ-MnO_(2)电极材料制备及其在水系电池中的应用
2
作者 韩洋 樊姗 +4 位作者 严宇琪 樊鹏阳 郑晓英 戴勤进 徐健 《齐齐哈尔大学学报(自然科学版)》 2024年第5期48-51,共4页
采用简单的一步水热合成法制备棒状δ-MnO_(2)电极材料。利用X射线衍射、X射线光电子能谱和扫描电子显微镜对所制得样品进行结构表征,并将其组装成水系锌离子电池进行测试。通过循环伏安法、恒电流充放电测试研究电化学性能。结果表明,... 采用简单的一步水热合成法制备棒状δ-MnO_(2)电极材料。利用X射线衍射、X射线光电子能谱和扫描电子显微镜对所制得样品进行结构表征,并将其组装成水系锌离子电池进行测试。通过循环伏安法、恒电流充放电测试研究电化学性能。结果表明,棒状δ-MnO_(2)电极材料在电流密度为0.1A/g时放电容量达到194.6mAh/g。经过倍率性能测试后,容量保持率达到95.4%,显示出较好的稳定性。 展开更多
关键词 水热法 δ-mno_(2) 氧缺陷 水系锌离子电池
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Al^(3+)离子掺杂δ-MnO_(2)的制备和电化学性能 被引量:2
3
作者 夏傲 曾啸雄 +2 位作者 李佳萌 陈军 谈国强 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期121-129,共9页
采用水热法合成了不同比例Al^(3+)离子掺杂的δ-MnO_(2)纳米粉体.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、 X射线光电子能谱(XPS)、循环伏安(CV)曲线、电化学阻抗谱(EIS)和恒电流充放电(GCD)曲线等手段对材料... 采用水热法合成了不同比例Al^(3+)离子掺杂的δ-MnO_(2)纳米粉体.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、 X射线光电子能谱(XPS)、循环伏安(CV)曲线、电化学阻抗谱(EIS)和恒电流充放电(GCD)曲线等手段对材料的结构和电化学性能进行了表征.结果表明, Al^(3+)离子进入δ-MnO_(2)的晶格替代部分Mn^(3+)和Mn^(4+)离子,使得δ-MnO_(2)电极的性能明显提升.当反应物中Al^(3+)/Mn^(2+)摩尔比为0.45时,所得样品(A0.45M)的性能最好;其在1 A/g电流密度下的比电容为207.61 F/g,是纯相δ-MnO_(2)(A0M)的2.4倍;其在10 A/g电流密度下循环10000次后的比电容为100.81 F/g,容量保持率为81.33%. 展开更多
关键词 δ-二氧化锰 超级电容器 铝掺杂 水热法
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Multi-electron reaction and fast Al ion diffusion of δ-MnO_(2) cathode materials in rechargeable aluminum batteries via first-principle calculations
4
作者 Lumin Zheng Ying Bai Chuan Wu 《Chinese Chemical Letters》 SCIE CAS CSCD 2024年第4期248-254,共7页
Rechargeable aluminum batteries with multi-electron reaction have a high theoretical capacity for next generation of energy storage devices. However, the diffusion mechanism and intrinsic property of Al insertion into... Rechargeable aluminum batteries with multi-electron reaction have a high theoretical capacity for next generation of energy storage devices. However, the diffusion mechanism and intrinsic property of Al insertion into MnO_(2) are not clear. Hence, based on the first-principles calculations, key influencing factors of slow Al-ions diffusion are narrow pathways, unstable Al-O bonds and Mn^(3+) type polaron have been identified by investigating four types of δ-MnO_(2)(O3, O'3, P2 and T1). Although Al insert into δ-MnO_(2) leads to a decrease in the spacing of the Mn-Mn layer, P2 type MnO_(2) keeps the long(spacious pathways)and stable(2.007–2.030 A) Al-O bonds resulting in the lower energy barrier of Al diffusion of 0.56 e V. By eliminated the influence of Mn^(3+)(low concentration of Al insertion), the energy barrier of Al migration achieves 0.19 e V in P2 type, confirming the obviously effect of Mn^(3+) polaron. On the contrary, although the T1 type MnO_(2) has the sluggish of Al-ions diffusion, the larger interlayer spacing of Mn-Mn layer,causing by H_(2)O could assist Al-ions diffusion. Furthermore, it is worth to notice that the multilayer δ-MnO_(2) achieves multi-electron reaction of 3|e|. Considering the requirement of high energy density, the average voltage of P2(1.76 V) is not an obstacle for application as cathode in RABs. These discover suggest that layered MnO_(2) should keep more P2-type structure in the synthesis of materials and increase the interlayer spacing of Mn-Mn layer for providing technical support of RABs in large-scale energy storage. 展开更多
关键词 Rechargeable aluminum batteries δ-mno_(2) First-principles calculations Multi-electron reaction Diffusion mechanism
原文传递
水钠锰矿对沉积物反硝化过程的影响机制
5
作者 徐炜谟 张龙 +5 位作者 李润佳 曹力 龙旦 刘丹阳 张李潘 艾海男 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期3704-3712,共9页
以重庆市嘉陵江支流——清水溪段沉积物为研究对象,将其暴露在不同水钠锰矿(δ-MnO_(2))含量条件下(0,2,4,7g/kg),探究了δ-MnO_(2)对沉积物反硝化过程及氧化亚氮(N_(2)O)释放的影响机制.结果表明:δ-MnO_(2)抑制了沉积物中微生物电子... 以重庆市嘉陵江支流——清水溪段沉积物为研究对象,将其暴露在不同水钠锰矿(δ-MnO_(2))含量条件下(0,2,4,7g/kg),探究了δ-MnO_(2)对沉积物反硝化过程及氧化亚氮(N_(2)O)释放的影响机制.结果表明:δ-MnO_(2)抑制了沉积物中微生物电子传递系统(ETS)活性,导致了反硝化过程中4种关键酶活性的降低[硝酸盐还原酶(NAR):9.62%~43.64%;亚硝酸盐还原酶(NiRs):29.13%~69.39%;一氧化氮还原酶(NOR):22.55%~44.87%;氧化亚氮还原酶(NOS):20.48%~68.80%],从而抑制了整个反硝化过程,特别是显著降低了0~3h内各试验组的沉积物NO_(3)^(-)-N还原速率(23.47%~89.30%).同时,δ-MnO_(2)降低了试验期内N_(2)O的释放量(2.65%~28.55%),这可能是因为NiRs/NOS的显著降低.微生物分析结果表明,经较长时间的暴露,δ-MnO_(2)改变了沉积物微生物群落结构,使得微生物群落向着适应高Mn环境的方向演化.Firmicutes门下的Exiguobacterium_sibiricum_255-15、Bacillus simplex和Proteobacteria门下的Pseudomonadales等与锰氧化还原相关的菌种得到富集,然而与沉积物异养反硝化相关的Trichococcus属的相对丰度减小,这可能是在经过δ-MnO_(2)的暴露后沉积物反硝化性能恶化的根本原因. 展开更多
关键词 δ-mno_(2) 水体沉积物 反硝化 N_(2)O
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pH对δ-MnO_(2)吸附硫酸锰溶液中Co^(2+)、Ni^(2+)的影响
6
作者 李明东 勾碧波 +2 位作者 付德进 王家伟 王海峰 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期198-201,206,共5页
硫酸锰溶液中重金属离子的深度净化,一直是锰行业研究的热点和重点。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和红外光谱(FT-IR)等手段对所制备的δ-MnO_(2)进行表征,利用Visual Minteq软件模拟硫酸锰溶液中Mn、Co和Ni的离子形态随pH的变化关... 硫酸锰溶液中重金属离子的深度净化,一直是锰行业研究的热点和重点。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和红外光谱(FT-IR)等手段对所制备的δ-MnO_(2)进行表征,利用Visual Minteq软件模拟硫酸锰溶液中Mn、Co和Ni的离子形态随pH的变化关系,研究不同pH条件对δ-MnO_(2)吸附硫酸锰溶液中Co^(2+)、Ni^(2+)的影响。结果表明:δ-MnO_(2)结晶性较差,缺陷和空隙较多,表面羟基丰富。随着硫酸锰溶液pH升高,δ-MnO_(2)对于Co^(2+)和Ni^(2+)吸附率逐渐增加,Co^(2+)比Ni^(2+)更容易被吸附。在低pH下,δ-MnO_(2)吸附效果受结构缺陷和空隙影响,pH高于5时,在表面负电荷和羟基的共同作用下大量吸附Co^(2+)和Ni^(2+),Co^(2+)、Ni^(2+)吸附率最高达到99.98%、89.53%。对吸附后δ-MnO_(2)进行XRD和FT-IR分析进一步验证了吸附机理,为解决锰系电池原材料硫酸锰溶液中重金属杂质离子难去除问题提供一定基础。 展开更多
关键词 δ-mno_(2) 吸附 硫酸锰溶液 Co^(2+) Ni^(2+) PH
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δ-MnO_(2)的改性与负载对甲醛去除性能的影响
7
作者 高柚昕 周奥佳 闵洁 《印染》 CAS 北大核心 2023年第3期58-62,67,共6页
试验采用一种简单的氧化还原方法,合成了具有不同钾离子含量的δ-MnO_(2),测试了改性δ-MnO_(2)的物理与化学性质,以分析不同样品的甲醛去除性能差异的原因。研究发现,掺杂0.05 mol/L氯化钾溶液的δ-MnO_(2)对甲醛的催化性能最好,在36... 试验采用一种简单的氧化还原方法,合成了具有不同钾离子含量的δ-MnO_(2),测试了改性δ-MnO_(2)的物理与化学性质,以分析不同样品的甲醛去除性能差异的原因。研究发现,掺杂0.05 mol/L氯化钾溶液的δ-MnO_(2)对甲醛的催化性能最好,在36℃、甲醛初始质量分数为200 mg/kg的条件下,200 mg δ-MnO_(2)-5的甲醛去除率可达96.64%。采用浸轧方式将δ-MnO_(2)-5负载在棉织物上,发现负载在棉织物上的每毫克氧化锰去除甲醛的气体量是单独使用氧化锰粉末时的2.6倍。 展开更多
关键词 δ-mno_(2) 氧化还原法 改性 层间钾离子含量 甲醛 催化
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低温水浴法制备钾离子预嵌层状MnO_(2)及其储锌性能
8
作者 刘起辉 傅焰鹏 +2 位作者 罗京 方桃 施志聪 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期768-776,共9页
本工作采用低温水浴法一步合成K^(+)预插层δ-MnO_(2)(K-δ-MnO_(2)),并应用于锌离子电池正极。一方面,K^(+)嵌入δ-MnO_(2)层间结构形成层间支柱,加固其层状结构,增强Zn^(2+)在MnO_(2)中的扩散能力,增大了储锌配位活性位点;另一方面,... 本工作采用低温水浴法一步合成K^(+)预插层δ-MnO_(2)(K-δ-MnO_(2)),并应用于锌离子电池正极。一方面,K^(+)嵌入δ-MnO_(2)层间结构形成层间支柱,加固其层状结构,增强Zn^(2+)在MnO_(2)中的扩散能力,增大了储锌配位活性位点;另一方面,水浴法在MnO_(2)结构中引入结构水,能有效屏蔽MnO_(2)结构对于Zn^(2+)的强静电排斥效应,从而使K-δ-MnO_(2)展现出良好的电化学性能。在0.3 A/g的电流密度下,放电比容量可达401.3 mAh/g;在3 A/g的电流密度下循环1200次后,容量保持率达到83.2%,循环性能优于同等条件下无预插层MnO_(2)(循环1200次后,容量保持率为55.4%)。进一步采用非原位XRD研究了K-δ-MnO_(2)充放电过程中电极结构的变化,揭示其储能机理为H^(+)和Zn^(2+)共插层机制。同时,利用碳纳米管(CNT)与K-δ-MnO_(2)复合,两者之间形成络合体,有效提高了导电性,进一步巩固层状结构。该复合材料展示了出色的循环性能,在3 A/g的电流密度下循环1200次后,仍有271.7 mAh/g的比容量,容量保持率高达98.6%。水浴法制备的K-δ-MnO_(2)展现了优秀的电化学性能,且该方法易于工业化生产,在水系锌离子电池正极材料的应用方面具备极大的潜力。 展开更多
关键词 预插层 δ-mno_(2) CNT 锌离子电池
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Towards storable and durable Zn-MnO_(2) batteries with hydrous tetraglyme electrolyte 被引量:1
9
作者 Kaixuan Ma Gongzheng Yang Chengxin Wang 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第5期432-441,I0010,共11页
Aqueous rechargeable zinc-based batteries have attracted increasing interest and been considered potential alternatives for state-of-the-art lithium-ion batteries because of the low cost and high safety.Many cathode m... Aqueous rechargeable zinc-based batteries have attracted increasing interest and been considered potential alternatives for state-of-the-art lithium-ion batteries because of the low cost and high safety.Many cathode materials have been gradually developed and demonstrated excellent electrochemical performances.However,the complex electrochemistry,inevitable hydrogen release,and zinc corrosion severely hinder the practical application.The most concerned Zn-MnO_(2)batteries still suffer from the Mn dissolution and formation of byproducts.By adding organic solvents to inhibit the activity of water molecules,the hydrous organic electrolytes provide a sound solution for eliminating the unfavorable factors.Here we report a tetraethylene glycol dimethyl ether-based hydrous organic electrolyte consisting of LiClO_(4)·3H_(2)O and Zn(ClO4)2·6H2O,and a birnessite-type MnO_(2)cathode material for Zn-MnO_(2)batteries.The Li+/Zn2+ions co-(de)insertion mechanism is ascertained by the structural and morphological analyses.The electrostatic interaction between inserted ions and crystal structure is reduced effectively by employment of monovalent Li+ions,which ensures structural stability of cathode materials.Hydrous tetraglyme electrolyte inhibits the activity of water molecules and thus avoids the formation of byproduct Zn_(4)ClO_(4)(OH)7·Meanwhile,highly stable Zn plating/stripping for over 1500 h,an average coulombic efficiency of>99%in long-term cycling,and ultralong storage life(the cells can work well after stored over 1 year)are simultaneously realized in the novel electrolyte.Benefitting from these aspects,the Zn-MnO_(2)batteries manifest high specific capacity of 132 mA h g^(-1),an operating voltage of 1.25 V,and a capacity retention of>98%after 1000 cycles at a current density of 200 mA g^(-1). 展开更多
关键词 Energy storage Zn battery δ-mno_(2) Hydrous tetraglyme electrolytes Long life
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低分子量有机酸对δ-MnO_(2)吸附As(Ⅲ)的影响研究 被引量:2
10
作者 董巡 赵平 +2 位作者 余浪 周慧琼 朱霞萍 《四川环境》 2021年第3期19-23,共5页
制备并表征了δ-MnO_(2),研究了不同实验条件下柠檬酸(CA)、草酸(OA)、乳酸(LA)、水杨酸(SA)等四种低分子质量有机酸(LMWs)对δ-MnO_(2)吸附As (Ⅲ)的影响。结果表明,无论是单一的LMW还是混合LMWs对δ-MnO_(2)吸附As (Ⅲ)都产生一定的... 制备并表征了δ-MnO_(2),研究了不同实验条件下柠檬酸(CA)、草酸(OA)、乳酸(LA)、水杨酸(SA)等四种低分子质量有机酸(LMWs)对δ-MnO_(2)吸附As (Ⅲ)的影响。结果表明,无论是单一的LMW还是混合LMWs对δ-MnO_(2)吸附As (Ⅲ)都产生一定的抑制作用。单一LMW对δ-MnO_(2)吸附As (Ⅲ)的影响顺序为:CA> OA,LA>SA;混合LMWs的影响为:SA和OA会加剧CA对δ-MnO_(2)吸附As (Ⅲ)的抑制作用。这可能与LMWs的结构和As(Ⅲ)的初始浓度有关,当As (Ⅲ)的初始浓度较低时,LMWs通过与δ-MnO_(2)发生静电作用、与材料表面游离Mn^(2+)发生络合反应抑制δ-MnO_(2)吸附As (Ⅲ);当As (Ⅲ)浓度较高时,LMWs阻碍As (Ⅲ)扩散到δ-MnO_(2)的表面微孔结构中,同时也会抑制As (Ⅲ)与游离的Mn^(2+)形成沉淀。研究成果在一定程度上为土壤中As (Ⅲ)的迁移、转化及污染修复提供技术支撑。 展开更多
关键词 δ-mno_(2) As(Ⅲ) 低分子质量有机酸 竞争吸附
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δ-MnO_(2)吸附锰矿浸出液中重金属Co^(2+)、Ni^(2+)的研究 被引量:1
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作者 贾永真 李明东 +3 位作者 王松 王海峰 王家伟 袁浩 《工业水处理》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期85-90,共6页
随着工业化程度的加快,由重金属离子引起的环境问题日益突出,从源头上解决重金属环境污染问题意义重大。针对锰矿浸出液中重金属Co^(2+)、Ni^(2+)难以去除的问题进行δ-MnO_(2)吸附研究,利用XRD、SEM、FT-IR和BET方法对δ-MnO_(2)进行表... 随着工业化程度的加快,由重金属离子引起的环境问题日益突出,从源头上解决重金属环境污染问题意义重大。针对锰矿浸出液中重金属Co^(2+)、Ni^(2+)难以去除的问题进行δ-MnO_(2)吸附研究,利用XRD、SEM、FT-IR和BET方法对δ-MnO_(2)进行表征,研究了工艺条件对δ-MnO_(2)吸附锰矿浸出液中Co^(2+)、Ni^(2+)的影响,根据表征结果进一步分析δ-MnO_(2)的吸附行为机理。结果表明:结晶性较差、孔隙较多的δ-MnO_(2)表面存在大量羟基结构,且孔隙结构较多,平均孔径较大,具有优异吸附性能的潜力。溶液pH对该吸附反应影响较大,吸附率随着溶液pH的升高而增加;随着反应时间的增加,吸附率先增加后减小;提高反应温度后吸附率提高。最佳吸附条件:反应温度80℃、反应时间60 min、pH为7,Co^(2+)和Ni^(2+)的吸附率分别为96.10%、87.25%。由表征结果分析可知δ-MnO_(2)吸附锰矿浸出液中的Co^(2+)、Ni^(2+)主要受表面羟基的作用。δ-MnO_(2)对锰矿浸出液中重金属Co^(2+)、Ni^(2+)具有良好的吸附效果,可减少锰矿浸出液中重金属离子的二次污染,为源头上解决重金属离子的危害提供一定研究基础。 展开更多
关键词 δ-mno_(2) 吸附 锰矿浸出液 重金属
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高能球磨破碎铁掺杂δ-MnO_(2)对其电容提升的机理研究
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作者 初燕芳 张琳 +3 位作者 谢彬 严能 何俊杰 李靖 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第20期73-79,共7页
层状结构的δ-MnO_(2)有利于离子扩散和电荷存储转移,但电导率差、比表面积小、结构团聚等缺陷限制了其电容性能。本工作提出了一种高效的辅助工艺,该工艺利用球磨的高能机械冲击力改善δ-MnO_(2)的团聚现象,使得致密片层状结构的δ-MnO... 层状结构的δ-MnO_(2)有利于离子扩散和电荷存储转移,但电导率差、比表面积小、结构团聚等缺陷限制了其电容性能。本工作提出了一种高效的辅助工艺,该工艺利用球磨的高能机械冲击力改善δ-MnO_(2)的团聚现象,使得致密片层状结构的δ-MnO_(2)的粒径显著减小、结构的有序性降低、更多有利于其氧化还原反应快速进行的活性位点被暴露,有利于赝电容和扩散电容的提升。通过研究材料的晶体结构、形貌特征以及元素组成,探究球磨对材料电化学储能的影响机制。电化学测试结果表明,球磨后的δ-MnO_(2)表现出更优异的电容性能。在电流密度为0.5 A·g^(-1)时,δ-MnO_(2)的比电容为237.5 F·g^(-1),较未球磨的δ-MnO_(2)纳米片提高250%;在0.5 A·g^(-1)的电流密度下循环10000次,δ-MnO_(2)仍能保持90.4%的初始电容。通过对球磨前后的δ-MnO_(2)电化学性能进行综合评估,证明了球磨辅助处理是提升其电容性能的有效手段。 展开更多
关键词 δ-mno_(2) 结构团聚 活性位点 赝电容
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Is proton a charge carrier for δ-MnO_(2) cathode in aqueous rechargeable magnesium-ion batteries? 被引量:1
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作者 Zhenzhen Liu Xiang Li +4 位作者 Jian He Qian Wang Ding Zhu Yigang Yan Yungui Chen 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第5期572-579,共8页
Manganese dioxide(MnO_(2)) is considered as a potential cathode material for aqueous magnesium-ion batteries. However, the charge/discharge mechanism of MnO_(2)in aqueous electrolyte is still unclear. In present study... Manganese dioxide(MnO_(2)) is considered as a potential cathode material for aqueous magnesium-ion batteries. However, the charge/discharge mechanism of MnO_(2)in aqueous electrolyte is still unclear. In present study, highly porous δ-MnO_(2) is investigated, which delivers a high capacity of 252.1 m Ah g^(-1) at 0.05 A g^(-1) and excellent rate capability, i.e., 109.7 m Ah g^(-1) at 1 A g^(-1), but a low-capacity retention of 54.4% after 800 cycles at 1 A g^(-1). The two-step discharging process, namely a consequent H^(+) and Mg^(2+) insertion reaction, is verified, by comparing the electrochemical performance of δ-MnO_(2) in 1 M MgCl_(2) and 1 M MnCl_(2) aqueous electrolyte and analyzing detailedly the Mg content and the bonding state of Mn at different charge/discharge state. Furthermore, partial irreversibility of Mg^(-1) ion insertion/extraction is observed, which may be one of the major reasons leading to capacity decay. 展开更多
关键词 Magnesium-ion batteries CATHODE δ-mno_(2) Mg ion insertion/extraction Proton insertion/extraction
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PTCDI//δ-MnO_(2)水系铵离子电池性能研究
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作者 孙颖 赵钦 +1 位作者 尹博思 马天翼 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1110-1120,共11页
以铵根离子为载流子的可充电水系铵离子电池具有诸多本征优势,然而对于其全电池的研究与探索仍然处于起步阶段。本文首次报道了PTCDI//δ-MnO_(2)铵离子电池体系。该电池采用0.5 mol/L NH_(4)Ac作为电解液,以层状δ-MnO_(2)作为正极材料... 以铵根离子为载流子的可充电水系铵离子电池具有诸多本征优势,然而对于其全电池的研究与探索仍然处于起步阶段。本文首次报道了PTCDI//δ-MnO_(2)铵离子电池体系。该电池采用0.5 mol/L NH_(4)Ac作为电解液,以层状δ-MnO_(2)作为正极材料,3,4,9,10-四甲酰二亚胺(PTCDI)作为有机负极,可以在0~1.5 V电压窗口内稳定工作。本文中的层状δ-MnO_(2)正极材料采用简单的KMnO_(4)热分解法制备,并通过XRD、SEM、TEM、XPS、FTIR、拉曼光谱等手段对δ-MnO_(2)纳米片正极进行了表征。实验研究结果表明,通过合理搭配PTCDI纳米粒子负极,该全电池在0.5 A/g的电流密度下循环500圈后,容量保持率仍为初始容量的92%,库仑效率接近100%,具有优异的循环稳定性。同时系统地研究了δ-MnO_(2)纳米片正极的储能机理以及PTCDI有机负极的储铵动力学特性。非原位XPS光谱结果表明NH^(4+)可以在正极材料中实现可逆地脱嵌。该全电池具有较高的电压窗口,可以较为轻松地向风扇及LED灯等常见小型电器供电,具有良好的发展前景。综上所述,新材料的开发对构建新一代安全环保的水系铵离子电池具有重要意义。 展开更多
关键词 水系铵离子电池 δ-mno_(2) PTCDI 循环稳定性 储铵机理
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Reversible LiOH chemistry in Li-O_(2)batteries with free-standing Ag/δ-MnO_(2)nanoflower cathode
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作者 Linna Dai1 Qing Sun +7 位作者 Yuqing Yao Huanhuan Guo Xiangkun Nie Jianwei Li Pengchao Si Jingyu Lu Deping Li Lijie Ci 《Science China Materials》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第6期1431-1442,共12页
The low energy efficiency and poor cycle stability arising from the high aggressivity of discharge products toward organic electrolytes limit the practical applications of Li-O_(2)batteries(LOBs).Compared with the typ... The low energy efficiency and poor cycle stability arising from the high aggressivity of discharge products toward organic electrolytes limit the practical applications of Li-O_(2)batteries(LOBs).Compared with the typical discharge product Li_(2)O_(2),LiOH shows better chemical and electrochemical stability.In this study,a free-standing cathode composed of hydrangea-likeδ-MnO_(2)with Ag nanoparticles(NPs)embedded in carbon paper(CP)(Ag/δ-MnO_(2)@CP)is fabricated and used as the catalyst for the reversible formation and decomposition of LiOH.The possible discharge mechanism is investigated by in situ Raman measurement and density functional theory calculation.Results confirm thatδ-MnO_(2)dominantly catalyzes the conversion reaction of discharge intermediate LiO_(2)*to LiOH and that Ag particles promote its catalytic ability.In the presence of Ag/δ-MnO_(2)@CP cathode,the LOB exhibits enhanced specific capacity and a high discharge voltage plateau under humid O_(2)atmosphere.At a current density of 200 mA g^(−1),the LOB with the Ag/δ-MnO_(2)@CP cathode presents an overpotential of 0.5 V and an ultra-long cycle life of 867 cycles with a limited specific capacity of 500 mA h g^(−1).This work provides a fresh view on the role of solid catalysts in LOBs and promotes the development of LOBs based on LiOH discharge product for practical applications. 展开更多
关键词 Li-O_(2)batteries Ag nanoparticles δ-mno_(2) reversible LiOH in situ Raman
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Visual test paper based on Au/δ-MnO_(2) hollow nanosphere oxidase-like activity regulation using hexavalent chromium as a smart switch
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作者 Wen-Chang Zhuang Hai-Yue Zhang +4 位作者 Zhen-Yang Chen Wen-Jing Cheng Wei-Dan Na Zhao Li Lin Tian 《Rare Metals》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第2期711-722,共12页
Paper-based sensing platform is a point of need analytical toolkit for safety testing.However,the sensitivity,specificity,and simplicity are still challenging.Herein,we report a novel strategy(Au/δ-MnO_(2) hollow nan... Paper-based sensing platform is a point of need analytical toolkit for safety testing.However,the sensitivity,specificity,and simplicity are still challenging.Herein,we report a novel strategy(Au/δ-MnO_(2) hollow nanosphere and 3,3′,5,5′-tetramethylbenzidine(TMB)induced test strips for signal-on detection)that can be utilized for hexavalent chromium(Cr^(6+))detection.Interestingly,Cr^(6+)(CrO_(4)^(2−)) as a smart switch can remarkably enhance the oxidase-like activity of Au/δ-MnO_(2) hollow nanosphere.The presence of Cr^(6+) can regulate the surface electronic redistribution of Au/δ-MnO_(2) and adjust the geometric configuration,which leads to the improvement in oxidase-like activity of Au/δ-MnO_(2).As a proof-of-concept application,a visual paper-based sensing platform of Cr^(6+) along with quantitative analysis by the test strips was successfully constructed.This paper-based sensing platform exhibits a linear range with excellent selectivity for other interfering substances and lower limit of detection of 0.09μmol·L^(−1),providing a promising toolkit at-home Cr^(6+) measurement and environmental monitoring. 展开更多
关键词 Point of need Colorimetric biosensing platform Au/δ-mno_(2) hollow nanosphere Test strip Cr^(6+)
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Effectively Modulating Oxygen Vacancies in Flower‑Likeδ‑MnO_(2)Nanostructures for Large Capacity and High‑Rate Zinc‑Ion Storage 被引量:2
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作者 Yiwei Wang Yuxiao Zhang +7 位作者 Ge Gao Yawen Fan Ruoxin Wang Jie Feng Lina Yang Alan Meng Jian Zhao Zhenjiang Li 《Nano-Micro Letters》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第12期49-67,共19页
In recent years,manganese-based oxides as an advanced class of cathode materials for zinc-ion batteries(ZIBs)have attracted a great deal of attentions from numerous researchers.However,their slow reaction kinetics,lim... In recent years,manganese-based oxides as an advanced class of cathode materials for zinc-ion batteries(ZIBs)have attracted a great deal of attentions from numerous researchers.However,their slow reaction kinetics,limited active sites and poor electrical conductivity inevitably give rise to the severe performance degradation.To solve these problems,herein,we introduce abundant oxygen vacancies into the flower-likeδ-MnO_(2)nanostructure and effectively modulate the vacancy defects to reach the optimal level(δ-MnO_(2)-x-2.0).The smart design intrinsically tunes the electronic structure,guarantees ion chemisorption-desorption equilibrium and increases the electroactive sites,which not only effectively accelerates charge transfer rate during reaction processes,but also endows more redox reactions,as verified by first-principle calculations.These merits can help the fabricatedδ-MnO_(2)-x-2.0 cathode to present a large specific capacity of 551.8 mAh g^(-1) at 0.5 A g^(-1),high-rate capability of 262.2 mAh g^(-1) at 10 A g^(-1) and an excellent cycle lifespan(83%of capacity retention after 1500 cycles),which is far superior to those of the other metal compound cathodes.In addition,the charge/discharge mechanism of theδ-MnO_(2)-x-2.0 cathode has also been elaborated through ex situ techniques.This work opens up a new pathway for constructing the next-generation high-performance ZIBs cathode materials. 展开更多
关键词 Znic-ion battery δ-mno_(2)cathode materials Oxygen vacancy modulation Large specific capacity High-rate capability
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δ⁃MnO_(2)改性石墨烯气凝胶的制备及电化学性能 被引量:2
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作者 李治 黄笑 +3 位作者 顾修全 邢政 赵宇龙 强颖怀 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1284-1294,共11页
通过对还原石墨烯气凝胶(RGOA)进行δ⁃MnO_(2)纳米颗粒改性制备出锂离子电池负极,并获得了良好的电化学性能。同时研究了δ⁃MnO_(2)的负载量对三维复合RGOA/δ⁃MnO_(2)负极材料电化学性能的影响,发现随着δ⁃MnO_(2)负载量的增加,锂离子... 通过对还原石墨烯气凝胶(RGOA)进行δ⁃MnO_(2)纳米颗粒改性制备出锂离子电池负极,并获得了良好的电化学性能。同时研究了δ⁃MnO_(2)的负载量对三维复合RGOA/δ⁃MnO_(2)负极材料电化学性能的影响,发现随着δ⁃MnO_(2)负载量的增加,锂离子电池性能先增后减,在δ⁃MnO_(2)负载量合适时(160 mg)比容量达到最大值(1701.9 mAh·g^(-1)),该值明显高于δ⁃MnO_(2)负极的理论容量1230 mAh·g^(-1)。此外,该RGOA/δ⁃MnO_(2)⁃160 mg负极即便在5 A·g^(-1)的大电流下经历600次循环后仍能保持210.5 mAh·g^(-1)的比容量。如此优异的电化学性能归因于RGOA的大比表面积和高导电性,以及δ⁃MnO_(2)颗粒的高比容量和高催化活性。此外,三维石墨烯气凝胶中大量的孔洞有利于提供足够的空间负载超细δ⁃MnO_(2)颗粒,避免了δ⁃MnO_(2)在嵌锂过程中的体积膨胀以及抑制了固液界面保护膜(SEM)的加厚。通过计算赝电容对锂离子电池比容量的贡献,证实RGOA/δ⁃MnO_(2)电极的充放电过程为赝电容行为所主导,这也是取得良好比容量和循环性能的另一重要原因。 展开更多
关键词 石墨烯 气凝胶 δmno_(2) 赝电容 锂离子电池
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δ-MnO_(2)/Ti_(2)CT_(x)复合材料的制备与电化学性能研究 被引量:1
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作者 李银银 焦秀艳 +2 位作者 章磊 代芳 温祖标 《江西师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2021年第2期153-158,共6页
以Ti_(2)AlC为前驱体、LiF-HCl的水溶液为刻蚀液、KMnO_(4)为氧化剂和锰源,采用溶液-沉积法制备了δ-MnO_(2)/Ti_(2)CT_(x)复合电极材料.分别采用X-射线衍射仪、扫描电子显微镜、拉曼光谱等方法对试样进行了表征;以镍网为对电极、银/氯... 以Ti_(2)AlC为前驱体、LiF-HCl的水溶液为刻蚀液、KMnO_(4)为氧化剂和锰源,采用溶液-沉积法制备了δ-MnO_(2)/Ti_(2)CT_(x)复合电极材料.分别采用X-射线衍射仪、扫描电子显微镜、拉曼光谱等方法对试样进行了表征;以镍网为对电极、银/氯化银为参比电极、2 mol·L^(-1) KOH溶液为电解质溶液,在3电极体系中采用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等电化学方法研究了复合材料的电化学性质.结果表明:当δ-MnO_(2)/Ti_(2)CT_(x)复合电极材料在电流密度为1 A·g^(-1)时,复合材料的比电容高达227 F·g^(-1).δ-MnO_(2)/Ti_(2)CT_(x)是一种性能良好的电化学电极材料,具有潜在的应用前景. 展开更多
关键词 复合电极材料 MXene δ-mno_(2)/Ti_(2)CT_(x) 电化学性能 溶液沉淀法
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锰氧化物室温催化降解甲醛的研究及应用
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作者 杨翠霞 陈新厂 +2 位作者 杨平 黄宇君 杨大伟 《家电科技》 2021年第S01期451-454,共4页
甲醛气体作为室内的主要污染物之一,严重侵害着人类的身体健康,目前已被世界卫生组织列为致癌和致畸性物质。室温催化降解技术是在室温条件下将甲醛气体完全降解为CO_(2)和H_(2)O且无需提供额外能量,是一种适合应用于家居环境的除醛技... 甲醛气体作为室内的主要污染物之一,严重侵害着人类的身体健康,目前已被世界卫生组织列为致癌和致畸性物质。室温催化降解技术是在室温条件下将甲醛气体完全降解为CO_(2)和H_(2)O且无需提供额外能量,是一种适合应用于家居环境的除醛技术。锰的氧化物由于其价态多变、资源丰富、价格低廉以及优异的催化性能等,常被应用于催化降解甲醛的研究中。在本文中,通过氧化还原沉淀法合成了δ-MnO_(2)催化剂,并探讨了其催化降解甲醛活性和机理,最终将其应用在空调产品中,实现对空间甲醛气体的去除净化功能。 展开更多
关键词 甲醛 室温催化 δ-mno_(2)空调
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