Enhanced catalytic and supercapacitor activities of DNA encapsulated β-MnO2 nanomaterials

文献情報

出版日 2014-09-09
DOI 10.1039/C4CP02884H
インパクトファクター 3.676
著者

Sivasankara Rao Ede, Ananthakumar Ramadoss, S. Anantharaj, U. Nithiyanantham, Subrata Kundu


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要旨

A new approach is developed for the aqueous phase formation of flake-like and wire-like β-MnO2 nanomaterials on a DNA scaffold at room temperature (RT) within a shorter time scale. The β-MnO2 nanomaterials having a band gap energy ∼3.54 eV are synthesized by the reaction of Mn(II) salt with NaOH in the presence of DNA under continuous stirring. The eventual diameter of the MnO2 particles in the wire-like and flake-like morphology and their nominal length can be tuned by changing the DNA to Mn(II) salt molar ratio and by controlling other reaction parameters. The synthesized β-MnO2 nanomaterials exhibit pronounced catalytic activity in organic catalysis reaction for the spontaneous polymerization of aniline hydrochloride to emeraldine salt (polyaniline) at RT and act as a suitable electrode material in electrochemical supercapacitor applications. From the electrochemical experiment, it was observed that the β-MnO2 nanomaterials showed different specific capacitance (Cs) values for the flake-like and wire-like structures. The Cs value of 112 F g−1 at 5 mV s−1 was observed for the flake-like structure, which is higher compared to that of the wire-like structure. The flake-like MnO2 nanostructure exhibited an excellent long-term stability, retaining 81% of initial capacitance even after 4000 cycles, whereas for the wire-like MnO2 nanostructure, capacitance decreased and the retention value was only 70% over 4000 cycles. In the future, the present approach can be extended for the formation of other oxide-based materials using DNA as a promising scaffold for different applications such as homogeneous and heterogeneous organic catalysis reactions, Li-ion battery materials or for the fabrication of other high performance energy storage devices.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
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年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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