Thứ bảy, 25/03/2017 00:32
Ảnh hưởng của sự pha tạp ion Co2+ đến cấu trúc và khả năng đan cài ion natri của vật liệu bimessite MnO2
Nguyễn Văn Hoàng1, Huỳnh Lê Thanh Nguyên1, Trần Văn Mẫn1,2, Lê Mỹ Loan Phụng1,2*
'Tác giã liên hệ: email: lmlphnng@hcmns.edn.vn
1Phòng thí nghiệm trọng điểm hóa lý ứng dụng (APCLAB), Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh 2Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh
Ngày nhận bài: 03/10/2016; ngày chuyển phản biện: 05/10/2016; ngày nhận phản biện: 27/10/2016; ngày chấp nhận đăng: 01/11/2016
Tóm tắt:
Nghiên cứu này đánh giá ảnh hưởng của sự pha tạp ion Co2+ đến cấu trúc và khả năng đan cài ion natri vào vật liệu MnO2 birnessite. Vật liệu MnO2 birnessite pha tạp ion cobalt ở các hàm lượng khác nhau (từ 5 đến 25%) được tổng hợp bằng phương pháp nung pha rắn ở 600oC. Phổ nhiễu xạ tia X cho thấy sự pha tạp Co2+ không làm thay đổi cấu trúc lớp của vật liệu MnO2 birnessite và khoảng cách trung bình giữa các lớp đạt 7,2 Ả. Kết quả đo phóng nạp tại tốc độ C/10 trong vùng thế 1,5-3,8 V (vs Na+/Na) cho thấy hàm lượng pha tạp cobalt 10% giúp cải thiện dung lượng tốt nhất và duy trì độ bền dung lượng so với birnessite không pha tạp. Vật liệu birnessite pha tạp cobalt 10% có khả năng đan cài 0,55 ion Na+ cho 1 mol vật liệu, tương ứng với dung lượng riêng 150 mAh/g.
Từ khóa:
birnessite MnO2, cấu trúc lớp, đan cài natri,pha tạp cobalt,pin sạc Na-ion
Effect of cobalt doping on the structure and sodium ion intercalation behaviour of birnessite Mn02
Received: 3 October 2016; accepted: 1 November 2016
Abstract:
MnO2 has many applications for electrochemical power sources such as battery and super-capacitor. In this work, cobalt-doped birnessite MnO2 was synthesized by the solid route. XRD patterns of cobalt-doped birnessite exhibited the large distance of interlayers at 7.21 Â that is a good possibility for sodium ion intercalation. The electrochemical behaviors of birnessite MnO2 in NaClO4/Propylene Carbonate were evaluated by the cyclic voltammetry (CV), charge-discharge cycling. The CV curves proved the reversible insertion of Na+ ions in the potential range 1.5-3.8 V (vs. Na+/Na). The 10% cobalt-doped birnessite exhibited the highest specific capacity of 150 mAh/g and the fading capacity after 25 cycles due to the modification of structure.
Keywords:
birnessite MnO2, cobalt doping, layered structure, Na-ion batteries, sodium ion intercalation.
Classification number:
1.4