[发明专利]一种α-二氧化锰纳米线的可控制备方法有效

专利信息
申请号: 201510063979.1 申请日: 2015-02-06
公开(公告)号: CN104628039A 公开(公告)日: 2015-05-20
发明(设计)人: 胡秀兰;朱寿凤 申请(专利权)人: 南京工业大学
主分类号: C01G45/02 分类号: C01G45/02;B82Y30/00;B82Y40/00
代理公司: 北京金智普华知识产权代理有限公司 11401 代理人: 于小秋
地址: 210009 *** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 二氧化锰 纳米 可控 制备 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及超级电容器和离子电池电极材料及脱硝催化材料领域,尤其涉及一种α-二氧化锰纳米线的可控制备方法。

背景技术

二氧化锰是一种晶格结构比较复杂的氧化物,目前己知的多种二氧化锰中,大多数是混合晶型的,常用MnOx来表示其分子式(其中x为含氧量,其数值总是小于2),其氧化程度和水含量都是可变的。

二氧化锰的骨架结构是[MnO6]八面体,氧原子在八面体顶点上,锰原子位于八面体中心, [MnO6]八面体基于氧原子构成六方紧密堆积或立方紧密堆积。在密堆积结构中,各原子层形成四面体和八面体的空穴。根据[MnO6]八面体的连接方式和二氧化锰内部隧道结构的空间形态,可将二氧化锰分为三大类:一维隧道状(或链状)结构(α-MnO2、β-MnO2、γ-MnO2)、二维层状(或片状)结构(δ-MnO2)以及三维网络结构(λ-MnO2)。因为这些MnO2的隧道结构不同,其对阳离子(如Li+、K+、Na+)的传输能力也各不相同,这就直接导致了他们的电化学性能、吸附性能等的不同。α-MnO2纳米线,在各种工业应用中它是一种比较有吸引力的材料,因其2×2隧道结构有利于阳离子的插入和脱出,且其具有较好的法拉第效应,不仅可以作为离子电池和超级电容器的电极材料,还可以用作分子筛等;2008年Bruce研究小组对不同结构锰氧化物对锂-空气电池性能的影响的研究结果表明,纳米线α-MnO2具有最好的电化学性能。

第一次提到二氧化锰具有电容特性是1999年Lee和Goodenough,他们利用KMnO4和Mn(CH3COO)2在水中的反应制备了无定形二氧化锰粉末。这种纳米氧化锰在KCl,NaCl,LiCl溶液中都展示了良好的电容性能。后来很多学者通过这种类似的方法,即利用还原剂MnSO4,硼氢化钾,亚硫酸氢钠,次磷酸钠和盐酸,苯胺和乙二醇等还原KMnO4,制备了二氧化锰。此外,有机溶剂比如AOT/标注异辛烷溶液,二茂铁/三氯甲烷溶液等也被用作还原剂来还原KMnO4制备MnO2。Subramanian用MnSO4.H2O和KMnO4溶液通过水热法在140℃下制备了MnO2,通过控制水热时间(1~18h)得到了盘状到纳米棒状形貌演变的MnO2;P. Ragupathy用苯胺作为还原剂在室温下还原KMnO4得到了无定形态的MnO2,然后将其在200~600℃范围内进行热处理3h,得到了颗粒状到棒状形貌演变的MnO2;N. Tang利用HNO3还原KMnO4,在120℃下水热1~12h得到了纳米球状晶须到花状再到棒状的形貌演变的MnO2;K.A.M. Ahmed利用CH2O还原KMnO4,分别在120℃和200℃下水热10h生成了MnOOH纳米棒和八面体形Mn3O4颗粒,且将MnOOH纳米棒作为前驱物,300℃下热处理3h得到β-MnO2

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