В настоящее время идет активная разработка новых материалов для электрохимических конденсаторов. Наноструктурированные электродные материалы представляют особый интерес для этой области. Однако прямой синтез таких материалов в настоящее время сопровождается некоторыми трудностями.
Оксид марганца MnOx из-за своей небольшой стоимости является очень привлекательным материалом для конденсаторов, но, к сожалению, не обладает достаточной скоростью зарядки.
Китайские ученые утверждают, что смогли решить эту проблему. Они создали перспективный композит, состоящий из массива углеродных нанотрубок (carbon nanotube array, CNTA) и оксида марганца. Этот материал обладает иерархической пористой структурой, что увеличивает его электронную проводимость и скорость зарядки. Такая структура композита была получена электроосаждением хорошо диспрегированного оксида марганца на углеродные нанотрубки. CNTA обладает регулярной структурой пор, большой поверхностью и гомогенностью (отсутствием связующего вещества) и поэтому превосходно подходит для осаждения на нем оксидов металлов.
Синтез композита состоит из двух стадий, как показано на рисунке 1. Первая стадия включает в себя рост вертикально направленного CNTA на танталовой фольге методом CVD при температуре 800°С. Вторая стадия состоит из электроосаждения оксида марганца на «лес» углеродных нанотрубок.
Частицы оксида марганца по форме напоминают цветки одуванчика размером 150 нм в диаметре. Они располагаются на пересечении двух или более углеродных нантрубок, которые играют роль «магистралей» для переноса зарядов (рис.4). Такая транспортная сеть обеспечивает хорошую электронную проводимость композита.
Предполагается, что данный материал может быть использован не только в аккумуляторах, но также в сенсорах, микроэлектронике, найдет применение в качестве катализатора.
Работа "Growth of Manganese Oxide Nanoflowers on Vertically-Aligned Carbon Nanotube Arrays for High-Rate Electrochemical Capacitive Energy Storage" опубликована в журнале Nano Letters.
