[发明专利]一种二氧化锰/介孔碳纳米分级复合电极材料的制备方法

摘要

本发明公布了一种二氧化锰/介孔碳纳米分级复合电极材料的制备方法，该方法首先以硫酸锰和过硫酸铵为反应物，通过水热法制备具有一定空心结构的海胆状二氧化锰，然后分别以酚醛树脂和正硅酸乙酯为碳和二氧化硅的前驱体，F127为结构控制剂，经过挥发自组装和碳化将有序介孔碳和二氧化锰结合在一起，最后用氢氧化钠水溶液除去材料中的二氧化硅纳米球，即得到分级结构的二氧化锰/介孔碳纳米复合材料。将该材料用作超级电容器电极材料时，其比容量比纯二氧化锰的高出近一倍，测试结果表明该复合材料发挥了碳材料高导电性和二氧化锰高比容量的优点，提高了材料的倍率性能和循环稳定性，表现出优异的电化学性能。

主权项

一种二氧化锰/介孔碳纳米分级复合电极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将0.5～1.0g一水合硫酸锰和0.6～1.5g过硫酸铵先后加入到45mL去离子水中，搅拌40～80min，倒入反应釜并将反应釜放入烘箱，在80～120℃的烘箱中保持8～12h，将反应得到的黑色沉淀用去离子水和无水乙醇洗涤烘干，得到具有空心结构的海胆状二氧化锰；（2）将0.06～0.5g0.2M的盐酸溶液与0.05～0.5g普朗尼克F127溶解于3～8g无水乙醇中，搅拌均匀后分别加入0.1～1.0g正硅酸乙酯和0.3～2.5g质量分数20%的酚醛树脂乙醇溶液，继续搅拌15～30min得到混合溶液；所述质量分数为20%的酚醛树脂乙醇溶液中乙醇为溶剂；（3）将步骤（1）得到的海胆状二氧化锰0.1g加入到步骤（2）的混合溶液中，搅拌超声2～4h，然后将其静置挥发自组装3～6h，放入80～120℃的烘箱保温16～30h得到复合物；（4）将步骤（3）得到的复合物放入高温管式炉中，在氮气保护下800～1000℃保温1～4h，将复合物中的酚醛树脂碳化，得到黑色产物；（5）将步骤（4）得到的黑色产物研磨，放入浓度1～2M的氢氧化钠水溶液中搅拌16～30h，除去其中的二氧化硅球，用大量去离子水和无水乙醇洗至中性，烘干，得到二氧化锰/介孔碳纳米分级复合电极材料。