[发明专利]一种六方片状氧化锰@氧化镍复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种六方片状氧化锰@氧化镍复合氧化物的制备方法：先将将锰‑镍‑铝合金母锭熔体旋淬处理制备成合金薄带；再将合金薄带用铵盐溶液进行脱合金化腐蚀获得脱合金化产物；最后脱合金化产物分别去离子水和无水乙醇清洗，然后干燥，获得六方片状氧化锰@氧化镍复合氧化物；其结构为六方片状氧化锰包裹一层颗粒状纳米氧化镍；所述氧化锰的尺寸为0.65‑3.15μm，氧化镍尺寸为100‑200nm。本发明的六方片状氧化锰@氧化镍化合物，呈正六方片状结构，氧化锰片被规则颗粒状氧化镍所包裹，形貌规则，结晶度好，尺寸均匀、可控，具有较高的比表面积。此外，本发明采用熔体旋淬制备的合金薄带作为前驱体，保证了结构均匀性，可有效提升产品质量。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，具体涉及过渡金属复合氧化物合成技术，特别是一种六方片状氧化锰@氧化镍复合氧化物及其制备方法。

背景技术

过渡金属复合氧化物是由两种或两种以上过渡金属氧化物复合形成的多元复杂氧化物。与单一氧化物相比，该类复合氧化物在光学、磁学、电学方面具有更佳的性质，因此在能源相关领域得到广泛的应用（电催化、锂离子电池、超级电容器等）。与此同时，该类复合氧化物还具备良好的稳定性、耐蚀性、耐高温等特征。

作为催化剂使用，该类材料一般为非化学计量化合物，体系内存在着负离子、正离子的大量空位，近而形成特定的活性中心，通过金属-氧间的电子转移促使反应物活化。在金属氧化物催化过程中，会形成活化的过渡态氧，借助于吸附氧作用、晶格氧作用形成催化循环。

作为过渡金属氧化物的一种，在Mn-O所形成的二元化合物中存在多个化学计量比，比如MnO₂、Mn₂O₃、MnO、Mn₃O₄、Mn₂O₇、Mn₅O₈等等。MnO₂结构复杂，其分子式应表示为MnO_x，x表示氧含量，数值小于2。在化学组成上一般含有低价Mn离子和OH^-，此外还可含有部分其他金属离子。目前，公认的MnO₂晶体结构为：Mn⁴⁺与O配位形成八面体[MnO₆]而构建成立方密堆积，此时氧原子位于八面体角顶上，Mn⁴⁺位于八面体中心。[MnO₆]八面体间共棱连接成单链或是双链，这些链和其他八面体链共顶相连，最终形成空隙或隧道结构。以上结构为其作为电化学电容器材料、反应催化剂及酸性溶液、有机合成中的强氧化剂提供了依据。

合成MnO₂的传统方法包括水热法、溶胶-凝胶法、热解法及共沉淀法等等。上述方法中，水热反应、液相沉淀以及熔盐法大多都是利用氧化还原反应来制备MnO₂，即使用还原剂来还原含有高价锰离子的化合物，进而得到MnO₂产物。采用液相沉淀法所得到的产物多为α-MnO₂，而采用熔盐法制备该类材料时，在反应温度在400℃-500℃时倾向于得到α-MnO₂与γ-MnO₂混合物，当反应温度控制在300℃则导致得到无定形态MnO₂，结晶度差。溶胶-凝胶法制备MnO₂时，则需制备反应前驱体，继而在高温下煅烧除杂。