[发明专利]一种锰酸锌/牛奶碳复合材料及其制备方法

说明书

一种锰酸锌/牛奶碳复合材料是由锰酸锌75%~80%，牛奶碳20%~25%组成，均为质量百分含量；本发明的锰酸锌/牛奶碳复合材料纯度高，可高达99.3%，形貌好，颗粒均匀性好，整体分布均匀，比表面积大，导电率高；本发明方法可广泛应用于制备锰酸锌/牛奶碳功能材料，制备过程不会出现团聚现象，结构稳定性好不会出现碳结构垮塌，采用本发明制备的锰酸锌/牛奶碳功能材料，具有简单易得，成本低廉，导电性好等优点，可广泛应用于锂离子电池、太阳能电池等新能源器件，也可适用于生物医学、气敏元件、信息材料等领域。

技术领域

本发明涉及属于材料技术领域，具体涉及一种锰酸锌/牛奶碳复合材料及其制备方法。

背景技术

锰酸锌是一种具有尖晶石结构的过渡族金属氧化物，属于四方晶系，且物理、化学性质稳定，价格低廉，环境友好。同时作为一种重要的无机功能半导体材料，在生物医学、气敏元件、催化剂、太阳能电池、燃料电池与信息材料等领域都有重要的研究价值和应用前景。碳材料具有价格低廉、无污染、良好的导电性能及物理化学性质稳定等优点。锰酸锌与碳材料复合能提高材料的导电率，稳定性，电化学容量等，可增强其作为锂离子电池、超级电容器等电极材料的性能。而石墨烯作为一种碳材料，其制备方法复杂且不易制得。

现有锰酸锌与石墨烯复合材料的制备方法，如公开号104934590A的“一种锰酸锌/石墨烯复合材料的制备方法 ”的专利，以氧化石墨水溶液和锰盐及锌盐水溶液混合均匀并进行水热反应，生成了锰酸锌与石墨烯复合材料。该方法的主要问题是需要先利用Hummers法合成氧化石墨，并配置成氧化石墨水溶液，合成工艺繁琐，操作复杂。

生物质碳是指由富含碳的生物质在无氧或者缺氧条件下经过高温裂解产生的一种富碳固体物质。一般情况下，将含有碳元素比较多的物质，在惰性气氛如氩气下煅烧，都可以得到碳材料。目前，研究人员使用过的生物质碳源包括甘蔗、花生壳、稻米壳、西瓜瓤、鸡蛋壳、花粉、牛奶、香蕉皮、草汁等等。这些生物质碳源在生活中无处不在且价格低廉，目前还没有将生物质碳与锰酸锌复合的先例。

就目前看来，锰酸锌牛奶碳复合材料容易出现纯度低，制备过程容易出现团聚现象，影响其导电性和稳定性，还容易出现碳结构的垮塌，结构不稳定，形貌差，颗粒均匀性差，整体分布不够均匀，比表面积较小使得导电性能不够理想等技术问题亟需解决。

发明内容

本发明第一个目的在于提供一种锰酸锌/牛奶碳复合材料。

本发明第二个目的在于提供一种锰酸锌/牛奶碳复合材料的制备方法。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种锰酸锌/牛奶碳复合材料，是由锰酸锌75%~80%，牛奶碳20%~25%组成，均为质量百分含量。

进一步，上述锰酸锌/牛奶碳复合材料的颗粒粒径为25nm~35nm。

一种锰酸锌/牛奶碳复合材料的制备方法，其特征在于，它是以氯化锌、高锰酸钾和氟化钠为原料，以水为溶剂，经混合搅拌形成的锰酸锌前驱体溶液，然后向锰酸锌前驱体溶液中加入纯牛奶，经混合搅拌、水热合成、固液分离、离心洗涤、干燥等步骤，形成锰酸锌/牛奶碳前驱体，最后，通过一步高温煅烧制得锰酸锌/牛奶碳复合材料。

进一步，上述混合搅拌是在适宜容器中，加入氯化锌、高锰酸钾、氟化钠和去离子水，混合搅拌20~30分钟，在磁力搅拌下，加入纯牛奶，所述磁力搅拌转速为200~300r/min，搅拌时间为15~30分钟，得混合溶液。

进一步，上述氯化锌、高锰酸钾、氟化钠的摩尔量之比为0.6~0.8：1.2~1.6：1.2~1.6，单位是mmol，所述氯化锌与去离子水的摩尔体积比为0.6~0.8：60~80，单位为mmol/ml，所述氯化锌与纯牛奶的摩尔体积比为0.6~0.8：1.5~3，单位为mmol/ml。