摘 要:采用水热法先合成 MnFe2O4(MFO),然后通过与 PH3 反应制备了磷酸根离子掺杂的 MnFe2O4(PMFO), 以提高它的电化学性能。研究结果表明,磷酸根掺杂不仅提高了 MnFe2O4 的比表面积,也增加了材料的电导性。 在 1 A/g 电流密度下,PMFO 比容量为 750 F/g,与 MFO 相比,比电容提高了近 70%。同时循环稳定性也得到了极 大改善。以 PMFO 为正极,活性碳为负极的非对称超级电容器(ASCs)在功率密度为 2.7 kW/kg 时,能量密度达到 展现了 168.8 Wh/kg。PMFO 是有极大应用前途的超级电容器电极材料。 关 键 词:MnFe2O4;磷酸根;掺杂;超级电容器 中图分类号: TB34 文献标识码: A Abstract: In order to improve the electrochemical performance, the phosphate ion doped MnFe2O4 (PMFO) 瓦斯 synthesized by a hydrothermal method combined with a

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... quent phosphatization treatment. Both the specific surface area and electrical conductivity of electrode material are improved by the phosphate ion functionalization. Furthermore, the specific capacitance is measured to be 750 F/g at 1 A/g for PMFO, which is almost 1.7% higher than that of MFO. Besides, the cyclic stability of PMFO electrode is also improved. The asymmetric supercapacitors (ASCs) assembled by positive electrode PMFO of and actived negative electrode carbon (AC) of display a ultrahigh energy density of 168.8 Wh/kg at a power density of 2.7 kW/kg. The PMFO is demonstrated as a promising electrode material for supercapacitor applications. 超级电容器具有高功率密度,是新一代高效 的储能装置,其中电极材料对超级电容器的发展 至关重要 [1-2] 。作为重要的电极材料,过渡金属氧 化物因其丰富的资源储量和易于制备等优点而被 广泛研究 [3-5] 。 在众多过渡金属氧化物电极材料中, MnFe2O4(MFO)具有高理论容量、环境友好及 低成本等优势,成为关注的重点 [6] 。然而 MFO 仍 然存在着较低的电导率、电化学活性低等不足, 限制了它的实际应用 [7-8] 。近年来,为了改善这些 问题,人们通过采用复合导电性高的材料来提高 MFO 的电化学性能。 例如,Lei 等 [7] 合成了 MnFe2O4@C,在 1 A/g 电流密度下比容量可达到 605 F/g; Tran 等 [5] 报道了 MFO 复合 PPy 电极材料, 在 0.5 A/g 电流密度下达到 66.1 F/g 的比容量。尽 * 图 1 MFO 及 PMFO 的 XRD 图谱(a)、 MFO (b)及 PMFO (c)的扫描电镜照片 Fig. 1 XRD patterns of MFO and PMFO (a); SEM images of MFO (b) and PMFO (c) 图 2 掺杂前后样品的全谱图(a)、P2p (b)和 O1s (c)的 XPS 图谱 Fig. 2 Survey (a), P2p(b) and O1s (c) of XPS spectra for MFO and PMFO * 图 3 MFO 和 PMFO 的(a)循环伏安、(b)恒流充放电、(c)阻抗分析、(d)循环寿命和(e)比容量与库伦效率的电化学性能 Fig. 3 CV (a), CP (b), EIS (c), cycle life (d) specific capacitance and coulombic efficiency (e) curves for MFO and PMFO