DOI: 10.1039/d0ra10336e

在本研究中，通过静电纺丝法制备了纯Co3O4、纯MnO2和掺杂不同比例Mn4+的Co3O4复合纳米纤维材料。采用XRD、XPS、BET和SEM等测试手段对材料组成、结构和形貌进行了表征。利用电化学工作站测试了材料的电化学性能。结果表明，在Co3O4纳米纤维中掺杂Mn4+后，材料性能得到了很大的改善。本研究测试并讨论了Co3O4复合纳米纤维材料中的Mn4+掺杂量与其电化学性能之间的关系。结果表明，当nCo:nMn=20:2时，Co3O4复合纳米纤维材料的比表面积为68 m2 g-1。在1 A g-1的电流密度下，20:2样品的最大电容为585 F g-1，明显大于纯Co3O4纳米纤维（416 F g-1）。2000次充放电循环后，20:2样品的比电容为85.9％，而纯Co3O4纳米纤维材料的比电容仅为76.4％。本文分析了复合纤维性能改善的机理，并给出了具体的结果。

图1.（a）纯Co3O4工作电极样品的XRD测试结果；（b）Mn4+掺杂Co3O4复合工作电极的XRD测试结果。

图2.（a）20:2样品的XPS光谱，（b）20:2样品的Mn光谱。

图3.（a-c）分别为纯Co3O4纳米纤维、20:1样品和20:3样品的SEM图像。（d-f）20:2样品的SEM和TEM图像。

图4.（a）和（b）分别为纯Co3O4纳米纤维的氮气吸附-解吸等温线和孔径分布。（c）和（d）20:2样品的氮气吸附-解吸等温线和孔径分布。

图5.（a）纯Co3O4纳米纤维，（b）20:1样品，（c）20:2样品和（d）20:3样品在不同扫描速率下的CV曲线。

图6.不同电极的充放电曲线：（a）纯Co3O4纳米纤维，（b）20:1样品，（c）20:2样品，（d）20:3样品。

图7.（a）20:2样品、纯Co3O4纳米纤维和纯MnO2纳米纤维在50mV/s的扫描速率下的CV曲线。（b）20:2样品、纯Co3O4纳米纤维和纯MnO2纳米纤维在GCD电流密度为1A/g时的循环稳定性。（c）20:2样品、纯Co3O4和纯MnO2纳米纤维的交流阻抗谱。