[发明专利]一种利用有机物电解法制备二氧化锰/碳微球电极的方法

说明书

技术领域

本发明属于材料化学领域，涉及一种超级电容器的电极材料，特别涉及一种二氧化锰/碳复合材料，具体来说是一种利用有机物电解法制备二氧化锰/碳微球电极的方法。

背景技术

超级电容器是一种新型的能量贮存、转换装置，具有高能量密度、快速充放电、长寿面、低污染等优点，被广泛应用于电动汽车及各类电子产品中，而电极材料则是对其性能的主要影响因素。

目前，MnO₂由于其优异的电化学性能，被普遍认为是最有可能成为RuO₂的替代品的材料，然而纯的MnO₂具有导电性差，性能利用率低等局限。二氧化锰/碳微球的复合材料则兼具碳材料良好的导电性和MnO₂高比电容的特点，是一种性能更优的电极材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用有机物电解法制备二氧化锰/碳微球电极的方法，所述的这种利用有机物电解法制备二氧化锰/碳微球电极的方法解决了现有技术中利用水热法制备二氧化锰/碳微球电极工艺复杂、能耗高的技术问题。

本发明提供了一种利用有机物电解法制备二氧化锰/碳微球电极的方法，以惰性电极为阴、阳极，以含有有机试剂和锰酸盐的水溶液为电解液，采用恒压的方式进行电解，所述的电压为1-300V，控制温度为25~90℃，电解完后，将阴极上得到的产物用去离子水冲洗，然后烘干，即得二氧化锰/碳微球电极；在所述含有有机试剂和锰酸盐的水溶液中，锰离子的浓度为0.001-0.01mol/L，有机试剂的体积浓度为0.05-0.5；所述的有机试剂为n-甲级吡咯烷酮、甲醇、乙醇或丙酮中的一种或两种以上混合物。

进一步的，所述惰性电极为不锈钢电极、玻碳电极、石墨电极、钛电极或铂电极。

进一步的，所述锰酸盐为硫酸锰、氯化锰或硝酸锰中的一种或两种以上的混合物。

本发明在制备过程中采用了Mn离子的催化作用，既降低了有机物的分解电压，又具有安全、低能耗的效果，进而降低了成本，有效提高了材料的沉积速率，提高了成产效率。

本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明实现了一步法制备二氧化锰/碳微球材料，有效缩短了生产流程，降低了生产成本。同时，由于本发明在常温常压下制备二氧化锰/碳微球材料，较之水热法更安全、更节能、也更快速，使得生产过程更安全，更适合于工业化生产。

附图说明

图1是实施例1中得到的二氧化锰/碳微球电极的SEM图。

图2是实施例1中得到的二氧化锰/碳微球的TEM图。

图3是实施例1中得到的二氧化锰/碳微球的电极Raman图。

图4是实施例1中得到的二氧化锰/碳微球电极的循环伏安图。

图5是实施例1中得到的二氧化锰/碳微球电极的充放电曲线图。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。

实施例1

本发明的一种利用有机物电解法制备二氧化锰/碳微球的方法，具体包括如下步骤：

（1）、以不锈钢电极为阴极、以铂片电极为阳极，以含有浓度为0.001mol/L的硝酸锰和体积浓度为0.1的NMP水溶液为电解液，50℃条件下，恒定电压100v,电解30min。电解完后，将在阴极上得到的产物用去离子水冲洗后，在80℃条件下烘干，即得二氧化锰/碳微球电极。

实施例2

本发明的一种利用有机物电解法制备二氧化锰/碳微球的方法，具体包括如下步骤：

（1）、以Ti片电极为阴极、以铂片电极为阳极，以含有浓度为0.001mol/L的硝酸锰和体积浓度为0.1的NMP水溶液为电解液，50℃条件下，恒定电压200v,电解30min。电解完后，将在阴极上得到的产物用去离子水冲洗后，在80℃条件下烘干，即得二氧化锰/碳微球电极。

实施例3

本发明的一种利用有机物电解法制备二氧化锰/碳微球的方法，具体包括如下步骤：

（1）、以不锈钢片电极为阴极、以铂片电极为阳极，以含有浓度为0.005mol/L的硝酸锰和体积浓度为0.1的NMP水溶液为电解液，50℃条件下，恒定电压5v,电解8h。电解完后，将在阴极上得到的产物用去离子水冲洗后，在80℃条件下烘干，即得二氧化锰/碳微球电极。

以上所述仅是本发明的实施方式的举例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。