二氧化锰/还原氧化石墨烯复合纳米材料电-热转化特性

摘要

采用天然石墨为原料,利用修正的Hummers法,成功合成氧化石墨烯(GO)。通过浸轧-烘干-焙烘、原位液相沉积和碳化工艺制备出MnO_2@C和MnO_2/rGO@C碳化样品,并与纯棉织物(C)碳化样品进行对比测试分析。采用SEM、EDS、XRD、ICP和元素分析等技术手段对碳化样品的表观形态、内部结构、元素组成及配比进行系统表征分析,并对其电-热转化特性进行探究。测试结果表明:棉织物表面附着的GO能为MnO_2纳米粒子提供更多沉积位点,其MnO_2沉积量是纯棉织物的2.4倍。经碳化处理后,GO还原为石墨烯,样品导电性能大幅度提高,电导率由38S/m(C)提高到90S/m(MnO_2/rGO@C)。此外,MnO_2/rGO@C具有突出的电-热转化特性。在外加电压~15V时,5min内,其温度可逐步递增至稳态最大值54℃。认为该研究成果可应用于智能保暖服饰的开发和能量转换领域,具有广阔的应用前景。