[发明专利]一种CuMn2O4/MnxOy复合材料的制备及其电化学性能的测试方法

说明书

本发明属于复合材料制备技术领域，公开了一种CuMn₂O₄/Mn_xO_y复合材料的制备及其电化学性能的测试方法；将KOH和NaOH用去离子水溶解，配成溶液A；将0.5mol/L的Cu(CH₃COO)₂溶液倒入1.0mol/L的Mn(CH₃COO)₂溶液中配成溶液B；将溶液A逐滴加入溶液B；将混合后的溶液转移到聚四氟乙烯内衬的高压釜内，在180℃条件下反应24h，自然冷却后将产物离心分离；将分离后的物质放置于管式炉中烘干，在空气气氛下500℃煅烧5h，自然冷却。本发明制备的材料通过电化学性能测试，可以看出在经过了多次充放电循环后，该材料具有良好的倍率性能和循环性能。

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，尤其涉及一种CuMn₂O₄/Mn_xO_y复合材料的制备及其电化学性能的测试方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：过渡金属氧化物由于其独特的电化学性能常常被用来作为超级电容器的电极活性物质。其中过渡金属氧化物中的锰氧化物(Mn_xO_y)具有低成本、氧化价态可变、优异的循环性能和较高的电容量而受到广泛的研究。Mn的氧化物形式有多种，如：MnO₂，Mn₂O₃，Mn₃O₄等，其中MnO₂的应用最多。采用共沉淀的方法可以制备MnO₂纳米粒子，采用水热法可以制备Mn₂O₃纳米粒子，还有一些研究表明，在Mn₂O₃材料中掺杂碳材料可以提高复合材料的电容量。

对于锰酸铜及其制备方法的研究目前不多，现有技术中以氯化亚铜和高锰酸钾为原料制备锰酸铜的过程中要经历溶解、氮气保护、搅拌、陈化、洗涤、水热、煅烧等步骤。整个过程实验步骤繁杂，而且时间周期也较长。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)现有技术中以氯化亚铜和高锰酸钾为原料制备锰酸铜的过程中，由于引入了氯离子，在材料的后处理过程中要经过多次水洗步骤，操作过程复杂、耗时长，即使如此，也很难完全出去氯离子，在最后的高温煅烧过程中，氯离子依然残留在产物中，导致材料不纯。

(2)通过现有技术制备的锰酸铜材料主要用于催化臭氧氧化除污染技术方面。本发明的锰酸铜主要用于电容器的电极材料，电容器充放电的过程其实是离子在正负极吸附和迁移的过程，所以材料具有大的比表面积就会大大提高比电容量。同时，赝电容是金属离子发生氧化还原反应时具有的电容量，单一组分的锰酸铜材料中只有其中的Mn离子发生氧化还原反应，所以比电容就不高。

解决上述技术问题的难度和意义：现有技术中采用的原材料具有天生的缺陷，产物中的氯离子很难除去，同时，现有的技术是通过溶剂热法制备锰酸铜，这种方法中选择了乙醇作为溶剂。相比较于水热法，此种方法的成本更高。本发明通过水热法和后续热处理相结合的方法制备CuMn₂O₄/Mn_xO_y复合材料。采用的原材料为醋酸盐，其中的醋酸根离子可以在后续的热处理过程中通过热分解而完全除去。在制备过程中由于两种方法协同作用得到一种复合材料，其中两类的锰离子都可以发生氧化还原作用，具有赝电容，因此，该复合材料具有较高的比容量，而且制备过程相对简单，可以节省时间。

发明内容