[发明专利]一种高比表面积有序大介孔锰酸锌材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高比表面积有序大介孔锰酸锌材料及其制备方法。其特点是：该材料是由锰酸锌螺旋纳米线立方周期性排列而成，该锰酸锌螺旋纳米线的直径为4‑8nm，具有12nm的均一大介孔，并且该材料的比表面积最高为154m².g^‑1。以该材料进行锌离子电池实验测试发现该材料具有较好的电池性能，特别是电池的首次充放能力能达到144mAh.g^‑1。

技术领域

本发明涉及一种高比表面积有序大介孔锰酸锌材料及其制备方法。

背景技术

在当今社会材料与能源、信息已经并列称为现代科学技术的三大支柱。随着经济的发展，环境污染、化石燃料消耗、温室效应日益严重，全球能源消费结构逐步迈向清洁能源的开发与利用，有关材料结构与性能关系的研究越来越受到科学界的重视。其中尖晶石型AB₂O₄化合物是一类重要的无机功能半导体材料,在许多领域如材料、传感器、生物医药和催化剂方面等都有较为广泛的应用。特别是ZnMn₂O₄作为锰基材料，价格低廉，环境友好，最重要的由于其不断展现出各种新性能和潜在的应用前景而被人们广泛的关注,特别是一些光电性能、磁性以及光催化性能等使其成为环境能源材料研究中的热点之一，同时在锂电池以及储能方面也有着巨大潜力。

目前，制备尖晶石型锰酸锌纳米材料最常用的方法有水热法、共沉淀法、以及溶胶凝胶法等等。如Xiao等人以酒精作为溶剂通过水热法合成花状亚微米球簇的锰酸锌并对其电化学性能研究(Xiao L,Yang Y,Yin J,et al.Low temperature synthesis of flower-like ZnMn₂O₄ superstructures with enhanced electrochemical lithium storage[J].Journal of Power Sources,2009,194(2):1089-1093.)；陈等通过简单的共沉淀过程，得到ZnCO₃-MnCO₃复合物并以此为前驱体合成不同形貌的纳米锰酸锌，并对其储锂性能研究(陈爱莲.含锰金属氧化物介孔负极材料的制备和锂电性能研究[D].2015.)；Zhang等人通过溶胶凝胶法合成石墨烯包裹ZnMn₂O₄的中空微球作为锂离子电池高性能阳极材料(ZhangT,Yue H,Qiu H,et al.Synthesis of Graphene Wrapped ZnMn₂O₄ Hollow Microspheresas High Performance Anode Materials for Lithium Ion Batteries[J].RscAdvances,2015,5(120):99107-99114.)基于此，利用效率更高、稳定性更好的储能材料仍然有待进一步开发。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种高比表面积有序大介孔锰酸锌材料，其具有高比表面积、三维有序的大介孔；

本发明的目的之二是以提供一种上述锰酸锌材料的制备方法。

一种高比表面积有序大介孔锰酸锌材料，其特别之处在于：该材料是由锰酸锌螺旋纳米线立方周期性排列而成，该锰酸锌螺旋纳米线的直径为4-8nm，具有12nm的均一大介孔。

其中所述材料的比表面积最高为154m².g^-1。

一种高比表面积有序大介孔锰酸锌材料的制备方法，其特别之处在于，包括如下步骤：