太原理工大學羅居杰老師和奧本大學的張新宇教授合作應用固態(tài)微波法成功制備了一種高性能的NiO/MnO2@graphite電極材料，文章發(fā)表在電化學專業(yè)雜志Electrochimica Acta。文章詳細討論了微波反應功率、微波反應時間以及反應物的質量比對于產物NiO@graphite以及NiO/MnO2@graphite的電化學性能的影響。在固態(tài)微波反應過程中，六水合硝酸鎳以及四水合醋酸錳被用作先驅體，天然石墨粉為加熱層，在空氣氛圍下成功制備了NiO@graphite以及NiO/MnO2@graphite納米復合材料。不僅原料成本低，而且制備過程反應條件溫和、反應迅速。
固態(tài)微波法快速納米制備可以追溯到2006年，張新宇教授應用納米結構的導電聚合物為先驅體，在空氣，無溶劑的條件下，快速（3-5分鐘）成功地制備了納米碳材料(Zhang et al, Chem. Comm. 2006, 2477)。隨后，該課題組又對碳納米管的生長機制做了進一步研究，提出了一種全新的碳納米管制備方法：Poptube Approach (Liu et al, Chem. Comm. 2011, 9912-9914)。并在接續(xù)的工作中，成功地把固態(tài)微波法延伸到制備金屬氧化物/硫化物納米復合材料領域。2016年，該課題組通過微波法合成了富勒烯狀的金屬硫族化合物 (Liu et al, Sci. Rep. 2016, 6， 22503)。
文章中比較了金屬氧化物與石墨二相與三相復合材料體系的電化學性能，發(fā)現相對欲二相體系NiO@graphite，三相NiO/MnO2@graphite復合體系的循環(huán)穩(wěn)定性更好，比電容更高(如下圖所示)。其主要原因可能在于NiO納米顆粒傾向于團聚，而MnO2的加入有效地阻止了NiO納米顆粒的團聚，提高了NiO/MnO2@graphite復合材料的循環(huán)穩(wěn)定性：循環(huán)1600圈之后比電容仍為初始比電容的140%。另一方面NiO與MnO2之間形成的特殊結構提高了復合材料的比電容值。更有趣的現象是，因著石墨材料的活化效應，NiO/MnO2@graphite復合材料電極在循環(huán)之初出現了比電容逐漸增大的現象。
論文鏈接:
http://dx.doi.org/10.1039/B603925A
http://dx.doi.org/10.1039/C1CC13359D
https://www.nature.com/articles/srep22503
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013468617326348
