[发明专利]一种Mn3

说明书

本发明属于超级电容器及纳米材料领域，具体是关于应用于超级电容器的Mn‑Fe双金属氧化物@导电聚合物纳米复合材料的制备方法。所述的复合材料由FeCl₃·6H₂O作为铁源、MnCl₂作为锰源，邻苯二胺作为导电聚合物的单体，直接一锅反应得到Mn₃O₄‑Fe₃O₄@POPD复合材料。并通过改变Fe³⁺的初始剂量，讨论了复合材料的电化学性能，以及Fe、Mn和邻苯二胺的协同作用。结果表明，适量的Fe³⁺可以保证有效的电子传输、质量传输和较快的离子扩散，并具有优异的比电容和良好的循环稳定性。

技术领域

本发明属于超级电容器领域，具体涉及一种Mn₃O₄-Fe₃O₄@聚邻苯二胺纳米复合材料制备方法。

背景技术

21世纪，人类正面临煤、石油、天然气等传统能源短缺的问题，这就要求人们亟待开发新型能源，如太阳能、风能、核能、潮汐能等。与此同时，一些新型储能装置也应运而生，如固态电池、超级电容器等。超级电容器是一种弥补了传统电容器低能量密度和传统蓄电池低功率密度劣势的电化学电容器，其作为一种新型绿色环保的储能器件，可将其应用于国防科技、航空航天以及电动汽车等方面，并且已经引起了科研人员的广泛关注。而对于超级电容器而言，电极材料的选取至关重要，因此，当前研究热点主要集中在电极材料方面，开发出一种具有能量密度高、功率密度大、循环稳定性好的电极材料对超级电容器的发展至关重要。

根据电荷存储方式，超级电容器可以分为两类：双电层电容器和赝电容器。双电层电容主要是依靠静电吸引电解液中的正负离子，使正负离子分别向两个电极移动，从而形成双电层；当移去电压后，吸附在电极材料两端的电子又恢复到杂乱无规则状态，能量得以释放。这类电容器电极材料主要是碳材料，包括：碳纳米管、碳纤维、碳气凝胶、石墨烯等。但双电层电容器电极材料在储存电荷时仅靠静电吸引，并未涉及化学反应，因此放电比容量较小；而赝电容器主要是靠在电极材料表面或近表面发生快速的法拉第氧化还原反应，使电荷得以存储并释放，因此具有更高的放电比容量，其电极材料主要为金属氧(硫)化物和导电聚合物。

导电聚合物(如：聚吡咯，聚噻吩，聚苯胺，聚邻苯二胺等)因其较高的导电性、较大的放电比容量等优势而受到了科研人员的广泛关注，成为极其重要的应用于超级电容器的电极材料。聚邻苯二胺除了优异的电化学性能，还有其它诸多优点，例如：制备简单、成本低、氧化还原性、环境稳定性好，因此其除用于超级电容器外，还可以应用于其它诸多领域，比如：微电子器件、晶体管、化学传感器、有机发光二极管等。此外，过渡金属氧化物及其衍生化合物因其优异的结构灵活性以及良好的物化性能而引起了人们广泛的关注，并且有多种应用，如：分子筛、催化剂、锂锰电池、碱性锌锰电池、电化学超级电容器等。晶体结构、晶粒的尺寸、形貌以及表面积都能极大地影响金属氧化物的性能。过渡金属氧化物电极材料通常是通过电化学沉积法、溶胶-凝胶法等方法制备的。鉴于金属氧化物和导电聚合物优异的电化学性能，很多研究者进行了金属氧化物@聚合物纳米复合材料的制备，以用于超级电容器领域，其中，由于Fe和Mn元素资源丰富、成本低、结构灵活性好、导电性好、比电容高等优点而成为这一领域的研究热点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中材料合成工艺复杂，原材料昂贵以及材料放电比容量小、循环性能差等缺陷。本发明提供了一种Mn₃O₄-Fe₃O₄@POPD纳米复合材料的制备方法。

本发明采用以下技术方案解决其技术问题：