RSC Adv.：靜電紡絲制備Mn4+摻雜Co3O4復合納米纖維及其電化學性能

在本研究中，通過靜電紡絲法制備了純Co3O4、純MnO2和摻雜不同比例Mn4+的Co3O4復合納米纖維材料。采用XRD、XPS、BET和SEM等測試手段對材料組成、結構和形貌進行了表征。利用電化學工作站測試了材料的電化學性能。結果表明，在Co3O4納米纖維中摻雜Mn4+后，材料性能得到了很大的改善。本研究測試并討論了Co3O4復合納米纖維材料中的Mn4+摻雜量與其電化學性能之間的關系。結果表明，當nCo:nMn=20:2時，Co3O4復合納米纖維材料的比表面積為68 m2 g-1。在1 A g-1的電流密度下，20:2樣品的最大電容為585 F g-1，明顯大于純Co3O4納米纖維（416 F g-1）。2000次充放電循環后，20:2樣品的比電容為85.9％，而純Co3O4納米纖維材料的比電容僅為76.4％。本文分析了復合纖維性能改善的機理，并給出了具體的結果。

圖1.（a）純Co3O4工作電極樣品的XRD測試結果；（b）Mn4+摻雜Co3O4復合工作電極的XRD測試結果。

圖2.（a）20:2樣品的XPS光譜，（b）20:2樣品的Mn光譜。

圖3.（a-c）分別為純Co3O4納米纖維、20:1樣品和20:3樣品的SEM圖像。（d-f）20:2樣品的SEM和TEM圖像。

圖4.（a）和（b）分別為純Co3O4納米纖維的氮氣吸附-解吸等溫線和孔徑分布。（c）和（d）20:2樣品的氮氣吸附-解吸等溫線和孔徑分布。

圖5.（a）純Co3O4納米纖維，（b）20:1樣品，（c）20:2樣品和（d）20:3樣品在不同掃描速率下的CV曲線。

圖6.不同電極的充放電曲線：（a）純Co3O4納米纖維，（b）20:1樣品，（c）20:2樣品，（d）20:3樣品。

圖7.（a）20:2樣品、純Co3O4納米纖維和純MnO2納米纖維在50mV/s的掃描速率下的CV曲線。（b）20:2樣品、純Co3O4納米纖維和純MnO2納米纖維在GCD電流密度為1A/g時的循環穩定性。（c）20:2樣品、純Co3O4和純MnO2納米纖維的交流阻抗譜。