[发明专利]一种纳米片核壳结构的制备方法

摘要

一种纳米片核壳结构，其化学通式为MnO2纳米线MnxCoyNi1‑yOz，其中，0<x≤0.05，0.25≤y≤0.75，z=1+1.5x+y，以一维二氧化锰纳米线为核，二维MnxCoyNi1‑yOz纳米片包覆在二氧化锰纳米线外部作为壳构成。还提供了上述纳米片核壳结构的制备方法，通过水热合成法直接合成MnO2纳米线前驱体，再采用化学沉积法在α‑MnO2纳米线上负载MnxCoyNi1‑yOz纳米片，最后通过热处理合成MnO2纳米线MnxCoyNi1‑yOz纳米片核壳结构。本发明具有核壳形貌，比电容最大可达476.8F/g，经过1000次循环后，其比电容保持率为94.3%，可用于超级电容器。

主权项

一种纳米片核壳结构的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)一个制备MnO2纳米线的步骤；包括如下步骤：a)称量含有MnCl2、NaF、KMnO4的混合溶液，MnCl2、NaF、KMnO4的摩尔比为(0.5～2):(1～4):(0.5～3)，待溶液混合均匀后，将此混合溶液转移到高压反应釜中；b)封闭容器后，将其放入100～200℃烘箱中，反应12～48h后取出冷却过滤，沉淀物经清洗后干燥即得到α‑二氧化锰纳米线；2)一个制备MnO2纳米线MnxCoyNi1‑yOz纳米片核壳结构的步骤，其中，0<x≤0.05，0.25≤y≤0.75，a)配制物质的摩尔比为y:(1‑y):10的Co(NO3)2、Ni(NO3)2、CO(NH2)2混合溶液，其中，0.25≤y≤0.75；b)将步骤1)的α‑二氧化锰纳米线分散在上述的步骤2)a)混合溶液中，α‑二氧化锰纳米线和步骤2)a)混合溶液的物料比为50ml：(50～200)mg，在70～90℃磁力搅拌下保持反应2～4h，得到的产物过滤分离后分别用去离子水和乙醇洗涤，置于60～80℃烘箱中干燥3～5h；c)将步骤2)b)所得产物转入坩埚中，在250～500℃之间热处理0.5～5h，得到最终目标产物MnO2纳米线@MnxCoyNi1‑yOz纳米片核壳结构，通过XPS所围面积比例检测到纳米片中Mn的含量x，0<x≤0.05，再通过XPS分峰技术计算出纳米片中Mn的价态为+3价，Co以Co3O4的形式存在其价态为8/3，Ni以NiO的形态存在其价态为+2价，从而根据电荷平衡计算出z＝1+1.5x+y/3。