KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1.6. Phương pháp đo phón g nạp ở dòng cố định (GCPL)
a) Vật liệu Mn3O4
Hình 4.43 Đồ thị biểu diễn điện dung riêng của vật liệu Mn3O4 hệ 3 điện cực
Hình 4.28 biểu diễn điện dung riêng của vật liệu Mn3O4 theo hệ 3 điện cực khảo sát trong 400 chu kỳ, có thể thấy điện dung riêng của vật liệu Mn3O4 khá cao. Giá trị cao nhất đạt khoảng 195 F/g ở chu kỳ thứ 70, và ổn định trong khoảng 60 chu kỳ tiếp theo với giá trị điện dung riêng trong khoảng 170 – 180 F/g. So sánh giá trị này với kết quả của nhóm tác giả [14], theo nhóm nghiên cứu này giá trị điện dung riêng cao nhất đạt khoảng 190 F/g, ổn định trong khoảng 300 chu kỳ, theo nhóm tác giả - A.Cheney, et al,. [18] cho thấy trong khoảng 20 chu kỳ đầu giá trị điện dung riêng chỉ đạt giá trị rất thấp khoảng 20 F/g nhưng sau 500 chu kỳ quét đạt giá trị tối đa là 123 F/g [18]. Sự tăng của giá trị điện dung riêng trong 100 chu kỳ đầu của q trình phóng – sạc theo mơ hình 3 điện cực cũng có thể được giải thích tương tự như trên sự biến đổi điện dung riêng theo tốc độ quét đã nói trên phần khảo sát tính chất điện hóa theo CV. Đó là sự tạo thành của mangan dioxit trong q trình phóng - nạp [14, 18].
b) Vật liệu Mn2O3
Hình 4.44 Đồ thị biểu diễn điện dung riêng theo hệ 3 điện cực vật liệu Mn2O3
Trên hình 4.29 biểu diễn điện dung riêng theo hệ 3 điện cực của vật liệu Mn2O3, nhận thấy giá trị điện dung riêng của vật liệu Mn2O3 có xu hướng tăng mạnh trong khoảng 150 chu kỳ đầu, sau đó ổn định trong suốt 200 chu kỳ tiếp theo ở giá trị khoảng 185 F/g. Trong 50 chu kỳ cuối bắt đầu có hiện tượng giảm điện dung riêng. Khi so sánh kết quả thay đổi điện dung riêng của vật liệu Mn2O3 và vật liệu Mn3O4 thì thấy điện dung Ngành Cơng nghệ kỹ thuật Hóa học 68 Khoa Hóa học và
riêng của 2 vật liệu này khơng có sự chênh lệch nhau lớn, nhưng tính ổn định của vật liệu Mn2O3 cao hơn nhiều so với Mn3O4. Vật liệu Mn2O3 có số oxi hóa (III) gần với số oxi hóa của MnO2 do đó dễ dàng bị oxi hóa tạo MnO2 hơn so với Mn3O4 nên sự tạo thành MnO2 sẽ dễ dàng hơn so với Mn3O4. Do đó, dung lượng phóng – sạc của nó sẽ ổn định hơn so với Mn3O4 [14, 18].
c) Vật liệu MnO2 Birnessite
Hình 4.45 Đồ thị biểu diễn điện dung riêng của vật liệu MnO2 Birnessite
Hình 4.30 mơ tả sự thay đổi điện dung riêng Csp của vật liệu MnO2 Birnessite theo hệ 3 điện cực, nhận thấy giá trị điện dung riêng thu được cao nhất đạt khoảng gần 230 F/g ở chu kỳ thứ 90, sau đó ổn định ở những chu kỳ tiếp theo. Căn cứ kết quả này có thể nhận định tính bền và khả năng hoạt động điện hóa của vật liệu MnO2 Birnessite rất tốt, sau 400 chu kỳ khảo sát giá trị điện dung riêng chỉ giảm từ 225 F/g ở chu kỳ 100, ở chu kỳ 400 cịn 206 F/g.
d) Vật liệu MnO2/C
Hình 4.31 biểu diễn dung lượng riêng của vật liệu MnO2/C, nhận thấy dung lượng riêng của vật liệu giảm nhanh trong khoảng 10 chu kỳ đầu từ giá trị dung lượng riêng 114 F/g ở chu kỳ đầu tiên giảm xuống khoảng 105 F/g ở chu kỳ thứ 10. Sau đó, dung lượng riêng có xu hướng ổn định trong phạm vi dao động từ 102 – 106 F/g trong suốt khoảng 300 chu kỳ về sau. Tóm lại, trong suốt 400 chu kỳ khảo sát sự thay đổi Ngành Cơng nghệ kỹ thuật Hóa học 69 Khoa Hóa học và
điện dung riêng thì giá trị điện dung riêng dao động trong khoảng 103 – 114 F/g, có thể đánh giá đây là vật liệu có tính ổn định khá cao.
Hình 4.46 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi dung lượng riêng của vật liệu MnO2/C
Tổng hợp lại sự thay đổi điện dung riêng của các vật liệu tổng hợp được theo số chu kỳ dựa trên phép đo phóng - nạp ở dịng cố định mơ hình 3 điện cực được thể hiện rõ trong hình 4.32 dưới đây.
Hình 4.47 So sánh sự thay đổi điện dung riêng của các vật liệu mangan oxit được tổng hợp
Từ hình 4.32 nhận thấy điện dung riêng của các vật liệu có sự thay đổi hồn tồn khác nhau. Điện dung riêng của vật liệu MnO2/C tuy thấp nhất trong số các vật Ngành Cơng nghệ kỹ thuật Hóa học 70 Khoa Hóa học và
liệu nhưng lại là vật liệu ít bị thay đổi điện dung riêng nhất cịn vật liệu Mn3O4 tuy có điện dung riêng khá cao nhưng độ ổn định không được cao như 3 vật liệu còn lại. Nếu đánh giá về mặt ổn định và giá trị điện dung riêng thì vật liệu MnO2 Birnessite là vật liệu có tiềm năng nhất.
CHƯƠNG 5