Přejít k obsahu


Morphological and electrochemical study of MnxOy nanoparticle layers prepared by electrospraying

Citace:
MARŠÁLEK, J., CHMELAŘ, J., POCEDIČ, J., KOSEK, J. Morphological and electrochemical study of MnxOy nanoparticle layers prepared by electrospraying. Chemical Engineering Science, 2015, roč. 123, č. únor 2015, s. 292-299. ISSN: 0009-2509
Druh: ČLÁNEK
Jazyk publikace: eng
Anglický název: Morphological and electrochemical study of MnxOy nanoparticle layers prepared by electrospraying
Rok vydání: 2015
Autoři: Jiří Maršálek , Ing. Josef Chmelař , Ing. Jaromír Pocedič Ph.D. , Juraj Kosek
Abstrakt CZ: Pro nanášení tenkých vrstev přesných nanočástic s různou morfologií používáme elektro-hydrodynamickou atomizační techniku (zvanou elektrosprej). Tato metoda nanášení má potenciál pro masovou produkci nanostrukturovaných materiálů, ale je nutná optimalizace sprejovacího procesu k dosažení požadovaných vlastností produktu. Soustředili jsme se na přípravu základních (bez uhlíkových aditiv) nanostrukturovaných vrstev oxidu manganičitého nanesených na substrátech z nerezové oceli. Systém nanostrukturovaného MnOě (s aditivy) je běžně používán jako elektroda u aplikací s ukládáním energie (baterie, superkapacitory). Elektrochemie nanesených vrstev je ovlivněna většinou MnO2 morfologií, která velmi závisí na podmínkách sprejování. Zde presentujeme základní studii vývoje morfologie vrstvy nanostrukturovaného oxidu manganičitého a její elektrochemické změny během: i) depozice elektrosprejem, ii) tepelné úpravy vrstvy a iii) elektrochemické oxidace. Během elektrochemické oxidace změnily nanesené vrstvy svoji morfologii a strukturu za vzniku nanostrukturovaných MnO2 nanotyček. Cyklickou voltametrií bylo potvrzeno, že to je cílený produkt pro aplikace v ukládání energie. Analýzy složení a morfologie byly provedeny s využitím Ramanova mikroskopu, XPS, SEM a AFM. Prezentována je komplexní analýza depozice oxidu manganičitého a trensformačního procesu s důrazem na vývoj morfologie nanesené vrstvy.
Abstrakt EN: We are using the electro-hydrodynamic atomization technique (also called electrospraying) for the deposition of fine nanoparticle thin layers of different morphologies. This deposition method has a potential to enable massive fabrication of nanostructured products, but it is necessary to optimize the spraying process to reach the required product qualities. We focus on the preparation of basic (without carbon additives) nanostructured manganese oxide layers deposited on stainless steel substrates. The system of nanostructured MnO2 (with additives) is commonly used as the electrode in energy storage applications (batteries, supercapacitors). The electrochemistry of deposited layers is influenced mainly by MnO2 morphology, which strongly depends on the spraying conditions. Here we carry out the basic study of the nanostructured manganese oxide layer morphology evolution and its electrochemical changes during: (i) the electrospraying deposition period, (ii) the thermal treatment of deposits, and (iii) the electrochemical oxidation. During the electrochemical oxidation the deposited layers change their morphology and structure resulting in fine nanostructured MnO2 in the form of nanorods. This is a desired product for energy storage applications as confirmed by cyclic voltammetry. Morphology and composition analyses were carried out using Raman microscopy, XPS, SEM and AFM. A comprehensive fundamental analysis of the manganese oxide deposition and transformation processes is presented with the emphasis on the evolution of the deposited layer morphology.
Klíčová slova

Zpět

Patička