[发明专利]一种纳米二氧化锰的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及纳米材料制备方法技术领域，特别是一种超细纳米二氧化锰的制备方法。

背景技术：

伴随着信息化高技术时代的来临，能源应用形态正在发生变化，可再生、环境友好、小型分立的可移动高性能电源需求正快速增长，由于电化学电容器具有快速充放电、对环境无污染、循环寿命长等优点，有希望成为本世纪新型的绿色能源，特别是在混合动力汽车上的应用具有明显优势，因此成为世界各国争相研究的对象。

寻找一种高容量、长寿命并廉价的电极材料一直以来都是超级电容器研究的重点，二氧化锰作为超级电容器电极材料，具有容量高和充放电快速等优点，其在中性水溶液电解液中表现出理想的电化学电容行为。同时，二氧化锰原料来源广泛，价格低廉，环境友善，具有非常大的应用潜力。

此处提到的二氧化锰，是一类材料的总称，此材料的主要成分以锰的四价氧化物为主，但具体的形态多种多样，既有晶体材料，也有非晶态材料。在晶态中又包括α、β等不同的晶体结构类型，有时还以水合氧化物的形式存在。由于这些形态的材料都能表现出一定的电化学电容行为，在本文中，统称为二氧化锰。

近年来随着纳米技术的不断发展和完善，纳米二氧化锰作为一种新型、高效的电容器材料引起了许多研究者的注意。中国专利CN1513767A公布了一种超细二氧化锰的制备方法，通过在可溶性锰盐中加入表面活性剂形成微乳液，再加入碱生成氢氧化锰，经氧化、脱水、煅烧制得粒径在50纳米的二氧化锰粉末。中国专利CN1758468A公布了一种二氧化锰纳米管/纳米线的制备方法，在120℃下可溶性锰盐在表面活性剂中与碱发生反应制备出管直径为75—85nm的二氧化锰纳米管/纳米线。

对于二氧化锰电极材料的纳米化研究，极大的提高了材料的电容性能。但由于电化学电容行为仅仅发生于二氧化锰电极材料的表面层，被储存的离子只深入到二氧化锰颗粒表面几个纳米的厚度，因此进一步减小二氧化锰颗粒，增加其比表面积，仍可提高二氧化锰的利用率，增加电极材料和电解液接触的面积，从而获得更大的比容量，以及良好的功率特性。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题就在于提供一种超细纳米二氧化锰的制备方法，通过这种方法所得到的纳米二氧化锰能产生稳定的晶型和特定形貌。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：该技术方案包括以下步骤：1、把表面活性剂加入到异辛烷中搅拌形成均匀溶液；2、将含锰的可溶性盐的水溶液加入到上述溶液中，进一步混合均匀；3、搅拌上述混合溶液直到反应完成；4、反应完成后将沉淀过滤，烘干过滤物即得到纳米二氧化锰。

上述技术方案中的表面活性剂为璜基琥珀酸二异辛酯钠。

上述技术方案中混合溶液中，水和表面活性剂的摩尔比在5～75之间。

通过上述技术方案中所制备的产物为球状、棒状、空心球、管状、片状、线状。

通过上述技术方案中所制备的产物的颗粒度至少在一个维度上小于100纳米。

本发明所采用的方法不同于传统的化学方法，其是以锰的可溶性盐为原料，以璜基琥珀酸二异辛酯钠(sodium bis(2-ethylhexyl)sulfosuccinate，AOT)为分散剂、还原剂以及粒径稳定剂，以异辛烷为溶剂。锰的可溶性盐水溶液被表面活性剂AOT分散于溶剂异辛烷中，然后锰的可溶性盐与AOT反应生成二氧化锰。采用本发明所提供的方法，通过改变水和AOT的摩尔比可以得到各种形貌的纳米二氧化锰。

采用本技术方案，可制备出纳米尺寸的二氧化锰颗，提高二氧化锰在超级电容器中储存离子的数目以及速率，从而提高了电化学电容器的容量以及改善了电容器的快速充放电和使用寿命等性能。

附图说明：

图1为本发明实施例1所制得二氧化锰高分辨透射电镜照片；

图2为本发明实施例1所制得二氧化锰的X光衍射图片。

具体实施方式：

本发明所采用的方法是以锰的可溶性盐为原料，以璜基琥珀酸二异辛酯钠(AOT)为分散剂、还原剂以及粒径稳定剂，以异辛烷为溶剂。锰的可溶性盐水溶液被表面活性剂AOT分散于溶剂异辛烷中，然后锰的可溶性盐与AOT反应生成二氧化锰。其制备方法如下：

1、将锰的可溶性盐加入到去离子水中形成高锰酸钾水溶液，同时将AOT加入到异辛烷中搅拌形成均匀溶液；

2、将锰的可溶性盐水溶液加入到AOT/异辛烷溶液中，混合均匀；

3、搅拌上述混合溶液直到反应完成；

4、反应完成后将沉淀过滤，烘干过滤物即得到纳米二氧化锰。