https://doi.org/10.15255/KUI.2015.009
Objavljen: Kem. Ind. 65 (3-4) (2016) 127−136
Referentni broj rada: KUI-09/2015
Tip rada: Izvorni znanstveni rad
Preuzmi rad:  PDF

Karakterizacija pseudokapacitivnih svojstava kemijski priređenog MnO2 te kompozita MnO2/polipirol

N. Šešelj, D. Sačer i M. Kraljić Roković

Sažetak

U ovom je radu opisana kemijska sinteza uzoraka MnO₂ te dva različita kompozita MnO₂/polipirol (Kompozit1 i Kompozit2). Kompozit1 priređen je kemijskom reakcijom pirola i KMnO₄, dok je Kompozit2 priređen polimerizacijom pirola u prisutnosti prethodno dobivenog MnO₂ primjenjujući FeCl₃ kao oksidans. S ciljem formiranja elektroda za provođenje elektrokemijskih ispitivanja, uzorci su: 1) tijekom sinteze izravno taloženi na podloge od Pt i ugljikova platna i 2) sintetizirani te naknadno naneseni na podlogu od Pt uz dodatak veziva i aktivnog ugljena, pri čemu su dobivene elektroda MnO₂, elektroda Kompozita1 i elektroda Kompozita2. Za sve su elektrode gotovo idealna pseudokapacitivna svojstva dobivena u području potencijala od 0,0 V do 0,6 V prema zasićenoj kalomelnoj elektrodi. Uočeno je, međutim, da polarizacija na potencijalima negativnijim od 0,0 V uzrokuje ireverzibilne promjene u strukturi materijala i gubitak pseudokapacitivnih svojstava kod MnO₂ i elektroda Kompozita1, dok elektroda Kompozita2 ostaje stabilna u testiranom području potencijala. Elektroda MnO₂ je dodatno ispitana metodom elektrokemijske impedancijske spektroskopije, pri čemu je utvrđeno da polarizacija na potencijalima negativnijim od 0,0 V dovodi do porasta otpora u materijalu elektrode i usporavanja brzine pseudokapacitivne redoks-reakcije Mn⁴⁺/Mn³⁺. Određivanjem morfoloških karakteristika utvrđeno je da se elektroda Kompozita1 sastoji od dviju faza, što ukazuje na odvojen rast MnO₂ i polipirola tijekom sinteze. Uzorak Kompozit2 pokazuje znatno homogeniju strukturu površine, gdje su čestice MnO₂ prekrivene slojem polipirola. Izgleda da tako istaloženi polipirol osigurava dobru električnu vodljivost uzorka zbog čega su kod elektrode Kompozit2 dobivene najveće vrijednosti specifičnog kapaciteta (23 F g⁻¹ – 31 F g⁻¹). Osim toga, prisutnost polipirola kod elektrode Kompozita2 osigurava stabilnost MnO₂ u širokom području potencijala, čime se omogućava konstrukcija elektroda s povećanom gustoćom uskladištene energije.

Ovo djelo je dano na korištenje pod licencom Creative Commons Imenovanje 4.0 međunarodna

Ključne riječi

ciklička voltametrija, elektrokemijska impedancijska spektroskopija, pretražna elektronska mikroskopija, superkondenzator