Kemija u Industriji (Mar 2016)
Karakterizacija pseudokapacitivnih svojstava kemijski priređenog MnO2 te kompozita MnO2/polipirol
Abstract
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 Kompozita2 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.
