[发明专利]一种γ-MnO2

说明书

本发明公开了一种γ‑MnO₂的制备方法及其应用。一种γ‑MnO₂的制备方法，包括以下步骤：S1.以酸性的锰盐水溶液为电解液，采用电沉积法，在导电基体上沉积；S2.在200～400℃温度范围内，将步骤S1所得导电基体进行热处理；S3.以步骤S2所得产物为工作电极，以酸性水溶液为电解液，进行计时电压法处理。本发明提供的制备方法由于各步骤的配合，能够通过简单的方法，获取分散性好、颗粒均匀，且催化活性优异的γ‑MnO₂。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种γ-MnO₂的制备方法及其应用。

背景技术

二氧化锰具有天然储量丰富、成本低廉和对环境友好等优点，并具有特定的化学/物理性质，因此已被广泛应用于催化领域。然而现有的二氧化锰电催化剂的活性较低，难以实现大规模的电催化生产。

为了提高二氧化锰的电催化活性，研究人员尝试改变二氧化锰比表面积、晶型、氧化态、形貌等，根据现有研究成果可知，γ相二氧化锰(γ-MnO₂)的催化活性远高于普通MnO₂，因此，相较于其他晶型，γ-MnO₂在电催化氧化生物质及电催化产氧等领域拥有更大的应用前景。

从制备方法上来看，γ-MnO₂材料的制备主要有水热法、化学氧化法、电沉积法和热处理法。例如，Hayashi等人通过水热合成的方法合成出了γ-MnO₂，所得γ-MnO₂对热催化5-羟甲基糠醛氧化有很好的效果；Li等人通过滴涂、空气氛围煅烧等步骤也合成出了γ-MnO₂，所得γ-MnO₂在低电位下电解水产氧有良好的促进效果；还有研究者通过在酸液中以ClO₄^-氧化沉淀Mn²⁺制备了γ-MnO₂。

但是，国内外报道的γ-MnO₂的制备方法均较为复杂，且所得γ-MnO₂还具有分散性差、颗粒不均匀等缺点。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种一种γ-MnO₂的制备方法，由于各步骤的配合，能够通过简单的方法，获取分散性好、颗粒均匀，且催化活性优异的γ-MnO₂。

本发明还提出一种上述γ-MnO₂的制备方法制备的γ-MnO₂。

本发明还提出一种包含上述γ-MnO₂的催化电极。

本发明还提出一种上述γ-MnO₂在电催化领域的应用。

根据本发明的一个方面，提出了一种γ-MnO₂的制备方法，包括以下步骤：

S1.以酸性的锰盐水溶液为电解液，采用电沉积法，在导电基体上沉积；

S2.在200～400℃温度范围内，将步骤S1所得导电基体进行热处理；

S3.以步骤S2所得产物为工作电极，以酸性水溶液为电解液，进行计时电压法处理。

根据本发明的一种优选的实施方式，至少具有以下有益效果：

(1)本发明提供的制备方法条件温和、简单，采用先以硫酸锰溶液电沉积、后进行热处理及计时电压法后处理的办法制得γ-MnO₂；且所用原料(包括辅料)价格低廉。

(2)本发明在电沉积法后增加了热处理以提升γ-MnO₂的致密度，因此可避免所得γ-MnO₂从导电基体上脱落、影响其催化活性；