哈爾濱師范大學張明義&周雪嬌J. Colloid Interface Sci.：一維鋅錳氧化物中空納米

DOI:10.1016/j.jcis.2020.11.060

空心電極材料具有接觸界面大、空腔結構充足的結構優勢，對電化學儲能具有重要意義。在此，通過在適當的溫度（500℃）下進行靜電紡絲成功地制備了超長的一維鋅錳氧化物（ZnMn2O4）中空納米纖維。在三電極配置中，當電流密度為2 A g-1時，與ZnMn2O4粉末（125 F g-1）相比，ZnMn2O4最佳電極具有更大的比電容（1026 F g-1）。此外，ZnMn2O4中空納米纖維最佳電極還具有長期循環穩定性，在5000次循環后其電容略有上升（100.8％）。較高的比電容和出色的循環穩定性可歸因于其獨特的一維中空納米結構，該結構增強了電荷轉移并改善了電解質離子在表面的擴散。因此，這項工作設計了一種具有獨特中空納米結構的高性能電極，可應用于儲能領域。

圖1.（a和b）ZMO-500，（c和d）ZMO-800 HNFs和（e和f）ZnMn2O4粉末在不同放大倍數下的SEM圖像。

圖2.（a）ZMO-500 HNFs的TEM和（e）HRTEM圖像；（b-d）及其EDX元素映射圖像。

圖3.（a）ZMO-500 HNFs和（c）ZnMn2O4粉末的N2吸附-解吸等溫線，以及（b和d）各自的孔徑分布曲線。

圖4.ZMO-500 HNFs、ZMO-800 HNFs和ZnMn2O4粉末的XRD圖。

圖5.（a）在1M KOH電解質中，ZMO-500 HNFs、ZMO-800 HNFs、ZnMn2O4粉末和Ni泡沫在5 mV s-1下的CV曲線；（b）在1M KOH電解質中，ZMO-500 HNFs、ZMO-800 HNFs、ZnMn2O4粉末和Ni泡沫在2 A g-1時的GCD曲線。

圖6.（a）ZMO-500 HNFs，（c）ZMO-800 HNFs和（e）ZnMn2O4粉末在1M KOH電解質中以不同掃描速率獲得的CV曲線；（b）ZMO-500 HNFs，（d）ZMO-800 HNFs和（f）ZnMn2O4粉末在1M KOH電解質中于不同電流密度下的GCD曲線。

圖7.原始ZMO-500 HNFs、ZMO-800 HNFs和ZnMn2O4粉末在不同電流密度下的質量比電容。

圖8.（a）ZMO-500 HNFs在6 A g-1和20 A g-1電流密度下循環5,000次的循環穩定性，以及（插圖）ZMO-500 HNFs在6 A g-1電流密度下進行第1、1800、3500和5,000次循環的恒電流充電/放電曲線；（b）ZMO-500 HNFs、ZMO-800 HNFs和ZnMn2O4粉末在不同電流密度下的倍率性能。

圖9.ZMO-500和ZnMn2O4粉末電極材料的峰值電流與掃描速率平方根的線性關系。

圖10.（a）ZMO-500 HNFs電極進行電容（粉紅色）和擴散控制過程（藍色）時電荷存儲的擬合圖像，掃描速率為50 mV s-1；（b）在不同掃描速率下ZMO-500 HNFs電極的電容和擴散控制過程的貢獻率。