[发明专利]一种层状扇形结构掺锰一氧化钴材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种层状扇形结构掺锰一氧化钴材料及其制备方法，涉及一种掺锰一氧化钴材料及其制备方法。本发明是为解决目前一氧化钴形貌多为球形、特殊形貌较少的技术问题。本发明的层状扇形结构掺锰一氧化钴材料为层状堆叠的扇形结构。本发明的层状扇形结构掺锰一氧化钴材料的制备方法：一、按比例称量、混合原料；二、溶剂热反应；三、离心分离、洗涤、真空干燥；四、焙烧。本发明的优点在于：本发明采用的溶剂热法操作简单、成本低廉，并且产物纯度高、晶型好，且可控，重现性好。本发明所制得的掺锰一氧化钴材料为片状堆叠形成的层状扇形结构，其层与层之间的间隙有效地提高了材料的比表面积，从而增加了材料的活性位点，因此有助于提高材料的储能性能。

技术领域

本发明属于氧化钴材料技术领域，特别涉及一种层状扇形结构掺锰一氧化钴材料及其制备方法。

背景技术

钴的化合物材料一直是电化学领域的研究热点，在众多的钴的化合物中，一氧化钴的价值似乎被研究者低估。我们通过溶剂热法制备出了具有特殊形貌的层状扇形掺锰一氧化钴的复合材料。这种形貌的一氧化钴是第一次被制备出来，所述的层状扇形掺锰一氧化钴的复合材料既克服了一氧化钴形貌单一、储电性能低的特点，同时层状扇形结构具有更多可能的层层间隙，方便于应用到各种电化学元器件中。

钴的氧化物是一种重要的磁性p型半导体，是一种重要的功能化材料，主要应用于催化、电化学、气体传感器、锂离子电池等方面。掺锰一氧化钴的尺寸达到纳米范围时在过渡金属领域和纳米技术领域都有广泛的应用。因此，制备不同形貌的纳米尺寸的一氧化钴将其与其他性能优异的材料进行复合也是目前诸多研究者研究的热点。2013年， Zhao等利用溶剂热-热分解法制备了CoO/graphene纳米复合材料，结果表明负载之后材料的电化学性能有了明显的提高。

发明内容

本发明提供一种层状扇形结构掺锰一氧化钴材料及其制备方法，以解决现有技术中一氧化钴形貌多为球形、特殊形貌较少的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种层状扇形结构掺锰一氧化钴材料，所述掺锰一氧化钴材料具有层状扇形结构，所述层状扇形结构由扇形层状纳米片堆叠而成，直径为5～10μm，相邻的扇形层状纳米片之间的间距为30～100nm。

一种层状扇形结构掺锰一氧化钴材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、分别制备浓度为0.5mol/L的醋酸钴溶液、浓度为1mol/L的醋酸锰溶液，物质的量比7:1～2:1取醋酸钴溶液和醋酸锰溶液混合，再加入尿素0.1～0.3g，再加入分散剂2～10ml，得到混合溶液；

S2、将步骤S1的混合溶液密封在水热反应釜中，在150℃的条件下进行溶剂热反应12h，自然冷却至室温；

S3、将步骤S2中得到的混合溶液进行离心分离，取沉淀清洗、干燥得到红褐色的掺锰一氧化钴前驱体；

S4、将步骤S3中得到的红褐色掺锰一氧化钴前驱体退火，得到灰色的层状扇形结构的掺锰一氧化钴。

进一步的，所述步骤S1中，分散剂为无水乙醇。

进一步的，所述步骤S2中，得到的沉淀依次用无水乙醇和去离子水清洗，清洗次数为3次，清洗后，将沉淀在80℃真空条件下干燥6～8h。

进一步的，所述步骤S3中，将红褐色掺锰一氧化钴前驱体在温度为350℃的氮气环境中退火2～3h。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明采用的溶剂热法操作简单、成本低廉，并且产物纯度高、晶型好，且可控，重现性好。

本发明所制得的掺锰一氧化钴材料为片状堆叠形成的扇形结构，其层与层之间的间隙有效地提高了材料的比表面积，从而增加了材料的活性位点，因此有助于提高材料的性能。