[发明专利]一种纳米四氧化三锰的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及超级电容器电极材料的制备方法，特别是一种纳米四氧化三锰的制备方法。

背景技术

超级电容器是一种介于传统电容器和电池之间的新型储能元件，在移动通讯、信息技术、工业领域、消费电子、电动汽车、航空航天和国防科技等方面具有极其重要和广阔的应用前景。在现有的超级电容器电极材料中，因四氧化三锰具有储量丰富、价格低廉、对环境友好及在中性电解液中表现出良好的电化学性能，而成为倍受关注的超级电容器电极材料。

纳米四氧化三锰因其具有较高的比表面积及较小的颗粒尺寸，而具有比块体材料（bulk materials）更好的电化学性能。目前，制备四氧化三锰的制备方法有溶胶-凝胶法、水热法、热分解法、沉淀法、微波辐射法等。但是，采这些方法通常需要特殊的设备，或需要高温或高能量，很难规模化制备。更重要的是，这些常规的方法制备四氧化三锰所采用的化学药品一般都有毒，或者具有腐蚀性，这对于环境及操作人员都是十分有害的。

近年来，采用一些天然植物或生物，如微生物、酶、真菌、水果、植物、农业废物的提取物（extract）为原料，制备金属或金属氧化物纳米颗粒成为热点。如Xie等人采用绿色海藻Chlorella vulgaris提取物合成银纳米片（Jianping Xie, Jim Yang Lee, Daniel I. C. Wang, Yen Peng Ting. Silver nanoplates: From biological to biomimetic synthesis [J]. ACS Nano, 2007, 1(5): 429-239）。Sathishkumar等人用Curcuma longa 提取物制备了氧化锆纳料颗粒（M. Sathishkumar, K. Sneha, Y.-S. Yun. Green fabrication of zirconia nano-chains using novel Curcuma longa tuber extract [J]. Materials Letters, 2013, 98: 242-245）。

香蕉是人类最喜爱的水果之一。根据不完全统计，世界上每年有超过100万吨的香蕉被消费，而香蕉皮却一般被丢弃。文献中有采用香蕉皮提取物来制备纳米材料的报道，如Venkateswarlu报道了采用香蕉皮提取物制备纳米Fe₃O₄，并研究了它的磁学特性（Sada Venkateswarlu, Y. Subba Rao, T. Balaji, B. Prathima, N. V. V. Jyothi. Biogenic synthesis of Fe₃O₄ magnetic nanoparticles using Plantain peel extract [J]. Materials Letters, 2013, 100: 241-244）；Bankar等人采用香蕉皮提取物制备了金与钯纳米颗粒（Ashok Bankar, Bhagyashree Joshi, Ameeta Ravi Kumar, Smita Zinjarde. Banana peel extract mediated synthesis of gold nanoparticles [J]. Colloids and surfaces B: biointerfaces. 2010, 80(1): 45-50与Ashok Bankar, Bhagyashree Joshi, Ameeta Ravi Kumar, Smita Zinjarde. Banana peel extract mediated novel route for the synthesis of palladium nanoparticles [J], Materials Letters. 2010, 64(18): 1951-1953）。

环保、循环利用是现在社会提倡的生活方式，因此环保的加工方式是人们急需的重大课题。然而，现有的纳米四氧化三锰加工方式复杂、成本较高、不环保等技术缺点，急需寻找一种具有加工简便、低成本、绿色环保制备纳米四氧化三锰的方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有纳米四氧化三锰的制备方法的不足，采用废弃的香蕉皮为原料，制备具有良好的电容特性及较高的储能特性的超级电容器的电极材料，制备工艺简单、低成本、绿色环保的一种纳米四氧化三锰的制备方法。

本发明是这样实现的：