專利名稱：一種ε-MnO₂層狀結(jié)構(gòu)納米球的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及e-Mn02的制備技術(shù)，特別涉及一種層狀結(jié)構(gòu)納米球體的制備方法。
技術(shù)背景二氧化錳由于其具有優(yōu)良的物理和化學(xué)特性被廣泛的應(yīng)用于分子篩，生物傳感器，催化 以及能源存儲等領(lǐng)域。由于其對環(huán)境友好，制備工藝簡單，原料廉價易得，近年來用于二次 鋰離子電池，超級電容器的電極材料。二氧化錳有a， e， Y， 5， e等類型，其中a， e， Y型的Mn02已經(jīng)研究并制備出納米線，納米棒，納米管以及具有不同表面形貌的微米 球；e-Mn02很少被研究報道，Steven L. Suib小組采用水熱法利用NaCl(X氧化MnCl2制備 出不同表面形貌的e-Mn02[Y. S. Ding， et al.，脅.淑er., 2006， 16， 549]， 并測試了磁性能。由于Mn02的特性和形貌，晶型有關(guān)[S. Devaraj， et al., / "e瓜 G 2008， 112， 4406]，因此研究制備不同形態(tài)的Mn02具有重要的現(xiàn)實意義。中國專利 200410052665. 3用水溶性二價錳鹽和無機堿為原料，以陽離子型表面活性劑為模板，以水溶 性二價鈷鹽或三價鐵鹽為結(jié)構(gòu)穩(wěn)定劑制得層狀二氧化錳，該制備過程使用了模板和表面活性 劑，制備方法較復(fù)雜，反應(yīng)時間長(〉170 h)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提出一種新的制備e型二氧化錳的方法。本發(fā) 明采用水熱合成方法，反應(yīng)時間短(6 h)，工藝簡單，不需要任何表面活性劑或模板，成本 低，反應(yīng)易于控制，所制備的二氧化錳結(jié)構(gòu)均勻，粒徑在600-800 nm。本發(fā)明制備工藝步驟如下(1) 按化學(xué)計量比l: 1: 1分別稱量99.5%的過硫酸鉀，分析純；99%的一水合硫酸錳， 分析純；98.5%的硝酸鐵(Fe(N03)3*9H20)，分析純；將上述原料物加入到水熱反應(yīng)釜中；(2) 量取質(zhì)量分數(shù)95 98W的濃硫酸0.5 5raL加入到水熱反應(yīng)釜中，并加入去離子水后 充分攪拌；(3) 將水熱反應(yīng)釜置于烘箱中110 200。C恒溫水熱反應(yīng)1 24h后自然冷卻至室溫；(4) 將上一步制得的產(chǎn)物經(jīng)去離子水、無水乙醇分別離心洗滌5次，經(jīng)檢驗不含SO廣后在空氣氣氛中60 120°C溫度下干燥箱中干燥8~12h，即得封結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，粒徑銜勻的六方 晶型的e -Mn02層狀結(jié)構(gòu)納米球?？捎?9.(W的氯化鐵(FeCl3.6H20)，分析純代替上述步驟(1)中98.5%的硝酸鐵 (Fe(N03)3'卵2。)。本發(fā)明制備e-Mn02層狀結(jié)構(gòu)納米球是由于硝酸鐵的加入，并認為Fe3+在制備e-Mn02 層狀結(jié)構(gòu)納米球的過程中起重要作用。如果不引入Fe3+則得不到e-Mn02層狀結(jié)構(gòu)納米球。 在反應(yīng)初始時硫酸的濃度為0. 25~2. 5mol/L。


圖1是本發(fā)明實施例1的二氧化錳的掃描電鏡圖片； 圖2是本發(fā)明實施例1的二氧化錳的高倍掃描電鏡圖片； 圖3是本發(fā)明實施例1的二氧化錳的透射電鏡圖片； 圖4是本發(fā)明實施例l的二氧化錳的X光衍射圖譜(XRD); 圖5是本發(fā)明實施例1的二氧化錳的能量色散X射線熒光譜(EDXS)。
具體實施方式
實施例l按化學(xué)計量比h h l分別稱量過硫酸鉀，硫酸錳，硝酸鐵;將上述原料物加入到水熱 反應(yīng)釜中，質(zhì)量分數(shù)95~98%的濃硫酸2mL加入到水熱反應(yīng)釜中并加入去離子水后充分攪拌； 反應(yīng)初始時硫酸的濃度為1 mol/L，過硫酸鉀，硫酸錳，硝酸鐵的濃度為0.05mol/L。將水 熱反應(yīng)釜置于烘箱中在U0。C恒溫反應(yīng)6h后自然冷卻至室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物分別用去離子水 和無水乙醇離心洗滌5次后，在空氣中60。C干燥8h。所得到的Mn02的粒徑為600-800 nm。 圖l、圖2所示為所得產(chǎn)物Mn02的掃描電鏡圖片；圖3所示為Mn02的透射電鏡圖片；圖4所 示為Mn02的XRD圖譜，表明所得到的Mn02為六方晶型的e -Mn02;圖5所示為二氧化錳的能 量色散X射線熒光譜(EDXS)，表明產(chǎn)物主要元素是錳和氧。實施例2按化學(xué)計量比l: 1: l分別稱量過硫酸鉀，硫酸錳，硝酸鐵；量取將上述原料物加入到 水熱反應(yīng)釜中，質(zhì)量分數(shù)95~98%的濃硫酸2mL加入到水熱反應(yīng)釜中并加入去離子水后充分 攪拌；反應(yīng)初始時硫酸的濃度為1 mol/L,過硫酸鉀，硫酸錳，硝酸鐵的濃度為0. 05mol/L。 將水熱反應(yīng)釜置于烘箱中在110°C恒溫反應(yīng)lh后自然冷卻至室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物分別用去離子水和無水乙醇離心洗滌5次后，在空氣中60。C干燥8h，得到e-Mn02。 實施例3按化學(xué)計量比l: 1: l分別稱量過硫酸鉀，硫酸錳，硝酸鐵；將上述原料物加入到水熱 反應(yīng)釜中，質(zhì)量分數(shù)95~98%的濃硫酸2mL加入到水熱反應(yīng)釜中并加入去離子水后充分攪拌； 反應(yīng)初始時硫酸的濃度為1 mol/L,過硫酸鉀，硫酸錳，硝酸鐵的濃度為0.05mol/L。將水 熱反應(yīng)釜置于烘箱中在110。C恒溫反應(yīng)24h后自然冷卻至室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物分別用去離子水 和無水乙醇離心洗滌5次后，在空氣中60°C干燥8h，得到e -Mn02，粒徑大小為600~800 nm。實施例4按化學(xué)計量比l: 1: l分別稱量過硫酸鉀，硫酸錳，硝酸鐵；將上述原料物加入到水熱 反應(yīng)釜中，質(zhì)量分數(shù)95 98W的濃硫酸2mL加入到水熱反應(yīng)釜中并加入去離子水后充分攪拌； 反應(yīng)初始時硫酸的濃度為1 mol/L,過硫酸鉀，硫酸錳，硝酸鐵的濃度為0.05mol/L。將水 熱反應(yīng)釜置于烘箱中在110。C恒溫反應(yīng)6h后自然冷卻至室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物分別用去離子水 和無水乙醇離心洗滌5次后，在空氣中90。C干燥10h，得到e-Mn02。實施例5按化學(xué)計量比l: 1: l分別稱量過硫酸鉀，硫酸錳，硝酸鐵；將上述原料物加入到水熱 反應(yīng)釜中，質(zhì)量分數(shù)95~98%的濃硫酸0.5mL加入到水熱反應(yīng)釜中并加入去離子水后充分攪 拌；反應(yīng)初始時硫酸的濃度為0. 25mol/L，過硫酸鉀，硫酸錳，硝酸鐵的濃度為0. 05mol/L。 將水熱反應(yīng)釜置于烘箱中在110°C恒溫反應(yīng)lh后自然冷卻至室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物分別用去離 子水和無水乙醇離心洗滌5次后，在空氣中60。C干燥8h,得到e-Mn02。實施例6按化學(xué)計量比l: 1: l分別稱量過硫酸鉀，硫酸錳，硝酸鐵；將上述原料物加入到水熱 反應(yīng)釜中，質(zhì)量分數(shù)95~98%的濃硫酸0.5mL加入到水熱反應(yīng)釜中并加入去離子水后充分攪 拌；反應(yīng)初始時硫酸的濃度為0. 25raol/L,過硫酸鉀，硫酸錳，硝酸鐵的濃度為0. 05mol/L。 將水熱反應(yīng)釜置于烘箱中在110。C恒溫反應(yīng)6h后自然冷卻至室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物分別用去離 子水和無水乙醇離心洗滌5次后，在空氣中60。C干燥8h，得到e-Mn02。實施例7按化學(xué)計量比l: 1: l分別稱量過硫酸鉀，硫酸錳，硝酸鐵；將上述原料物加入到水熱反應(yīng)釜中，質(zhì)量分數(shù)95~98%的濃硫酸0.5mL加入到水熱反應(yīng)釜中并加入去離子水后充分攪 拌；反應(yīng)初始時硫酸的濃度為0. 25raol/L,過硫酸鉀，硫酸錳，硝酸鐵的濃度為0.05mol/L。將水熱反應(yīng)釜置于烘箱中在110°C恒溫反應(yīng)12h后自然冷卻至室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物分別用去離 子水和無水乙醇離心洗滌5次后，在空氣中60。C干燥8h，得到s-Mn02。實施例8按化學(xué)計量比l: 1: l分別稱量過硫酸鉀，硫酸錳，硝酸鐵；將上述原料物加入到水熱 反應(yīng)釜中，質(zhì)量分數(shù)95~98%的濃硫酸5mL加入到水熱反應(yīng)釜中并加入去離子水后充分攪拌； 反應(yīng)初始時硫酸的濃度為2. 5mol/L，過硫酸鉀，硫酸錳，硝酸鐵的濃度為0. 05mol/L。將水 熱反應(yīng)釜置于烘箱中在110°C恒溫反應(yīng)lh后自然冷卻至室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物分別用去離子水 和無水乙醇離心洗滌5次后，在空氣中60°C干燥8h，得到e -Mn02。實施例9按化學(xué)計量比l: 1: l分別稱量過硫酸鉀，硫酸錳，硝酸鐵；將上述原料物加入到水熱 反應(yīng)釜中，質(zhì)量分數(shù)95~98%的濃硫酸5mL加入到水熱反應(yīng)釜中并加入去離子水后充分攪拌； 反應(yīng)初始時硫酸的濃度為2.5mol/L,過硫酸鉀，硫酸錳，硝酸鐵的濃度為0.05raol/L。將水 熱反應(yīng)釜置于烘箱中在110°C恒溫反應(yīng)6h后自然冷卻至室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物分別用去離子水 和無水乙醇離心洗滌5次后，在空氣中60。C干燥8h，得到e-Mn02。實施例10按化學(xué)計量比l: 1: l分別稱量過硫酸鉀，硫酸錳，硝酸鐵；將上述原料物加入到水熱 反應(yīng)釜中，質(zhì)量分數(shù)95~98%的濃硫酸5raL加入到水熱反應(yīng)釜中并加入去離予水后充分攪拌； 反應(yīng)初始時硫酸的濃度為2. 5mol/L，過硫酸鉀，硫酸錳，硝酸鐵的濃度為0. 05mol/L。將水 熱反應(yīng)釜置于烘箱中在110°C恒溫反應(yīng)24h后自然冷卻至室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物分別用去離子水 和無水乙醇離心洗滌5次后，在空氣中60。C干燥8h，得到e-Mn02。實施例11按化學(xué)計量比l: 1: l分別稱量過硫酸鉀，硫酸錳，硝酸鐵；將上述原料物加入到水熱 反應(yīng)釜中，質(zhì)量分數(shù)95~98%的濃硫酸0.5mL加入到水熱反應(yīng)釜中并加入去離子水后充分攪 拌；反應(yīng)初始時硫酸的濃度為0.25mol/L，過硫酸鉀，硫酸錳，硝酸鐵的濃度為0. 05mol/L。 將水熱反應(yīng)釜置于烘箱中在150°C恒溫反應(yīng)lh后自然冷卻至室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物分別用去離 子水和無水乙醇離心洗滌5次后，在空氣中60°C干燥8h，得到e -Mn02。實施例12按化學(xué)計量比l: 1: l分別稱量過硫酸鉀，硫酸錳，硝酸鐵；將上述原料物加入到水熱反應(yīng)釜中，質(zhì)量分數(shù)95~98%的濃硫酸0.5mL加入到水熱反應(yīng)釜中并加入去離子水后充分攪拌；反應(yīng)初始時硫酸的濃度為0. 25mol/L,過硫酸鉀，硫酸錳r硝酸鐵的濃度為O:05mol/t。 將水熱反應(yīng)釜置于烘箱中在200°C恒溫反應(yīng)lh后自然冷卻至室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物分別用去離 子水和無水乙醇離心洗滌5次后，在空氣中60。C干燥8h，得到e-Mn02。實施例13按化學(xué)計量比l: 1: l分別稱量過硫酸鉀，硫酸錳，硝酸鐵；將上述原料物加入到水熱 反應(yīng)釜中，質(zhì)量分數(shù)95~98%的濃硫酸2mL加入到水熱反應(yīng)釜中并加入去離子水后充分攪拌； 反應(yīng)初始時硫酸的濃度為lmol/L,過硫酸鉀，硫酸錳，硝酸鐵的濃度為0. 05mol/L。將水熱 反應(yīng)釜置于烘箱中在150°C恒溫反應(yīng)6h后自然冷卻至室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物分別用去離子水和 無水乙醇離心洗滌5次后，在空氣中60。C干燥8h，得到e-Mn02。實施例14按化學(xué)計量比h h l分別稱量過硫酸鉀，硫酸錳，硝酸鐵；將上述原料物加入到水熱 反應(yīng)釜中，質(zhì)量分數(shù)95~98%的濃硫酸2mL加入到水熱反應(yīng)釜中并加入去離子水后充分攪拌； 反應(yīng)初始時硫酸的濃度為lmol/L,過硫酸鉀，硫酸錳，硝酸鐵的濃度為0. 05mol/L。將水熱 反應(yīng)釜置于烘箱中在200°C恒溫反應(yīng)6h后自然冷卻至室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物分別用去離子水和 無水乙醇離心洗滌5次后，在空氣中60°C干燥8h，得到e -Mn02。實施例15按化學(xué)計量比l: 1: l分別稱量過硫酸鉀，硫酸錳，硝酸鐵;將土述原料物加入到水熱 反應(yīng)釜中，質(zhì)量分數(shù)95 98M的濃硫酸5mL加入到水熱反應(yīng)釜中并加入去離子水后充分攪拌； 反應(yīng)初始時硫酸的濃度為2. 5raol/L，過硫酸鉀，硫酸錳，硝酸鐵的濃度為0. 05mol/L。將水 熱反應(yīng)釜置于烘箱中在150°C恒溫反應(yīng)lh后自然冷卻至室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物分別用去離子水 和無水乙醇離心洗滌5次后，在空氣中60°C干燥8h，得到e-Mn02。實施例16按化學(xué)計量比l: 1: l分別稱量過硫酸鉀，硫酸錳，硝酸鐵；將上述原料物加入到水熱 反應(yīng)釜中，質(zhì)量分數(shù)95~98%的濃硫酸5mL加入到水熱反應(yīng)釜中并加入去離子水后充分攪拌； 反應(yīng)初始時硫酸的濃度為2. 5mol/L，過硫酸鉀，硫酸錳，硝酸鐵的濃度為0. 05mol/L。將水 熱反應(yīng)釜置于烘箱中在200°C恒溫反應(yīng)6h后自然冷卻至室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物分別用去離子水 和無水乙醇離心洗滌5次后，在空氣中60°C干燥8h，得到e-Mn02。實施例17按化學(xué)計量比l: 1: l分別稱量過硫酸鉀，硫酸錳，氯化鐵；將上述原料物加入到水反應(yīng)釜中，質(zhì)量分數(shù)95~98%的濃硫酸0.5mL加入到水熱反應(yīng)釜中并加入去離子水后充分攪 拌；反應(yīng)初始時硫酸的濃度為0. 25mol/L,過硫酸鉀，硫酸錳，氯化鐵的濃度為0. 05mol/L。 將水熱反應(yīng)釜置于烘箱中在110°C恒溫反應(yīng)lh后自然冷卻至室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物分別用去離 子水和無水乙醇離心洗滌5次后，在空氣中60。C干燥8h，得到e-Mn02。實施例18按化學(xué)計量比l: 1: l分別稱量過硫酸鉀，硫酸錳，氯化鐵；將上述原料物加入到水熱 反應(yīng)釜中，質(zhì)量分數(shù)95~98%的濃硫酸0.5mL加入到水熱反應(yīng)釜中并加入去離子水后充分攪 拌；反應(yīng)初始時硫酸的濃度為0. 25mol/L,過硫酸鉀，硫酸錳，氯化鐵的濃度為0.05mol/L。 將水熱反應(yīng)釜置于烘箱中在110。C恒溫反應(yīng)6h后自然冷卻至室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物分別用去離 子水和無水乙醇離心洗滌5次后，在空氣中60。C干燥8h,得到e-Mn02。實施例19按化學(xué)計量比l: 1: l分別稱量過硫酸鉀，硫酸錳，氯化鐵；將上述原料物加入到水熱 反應(yīng)釜中，質(zhì)量分數(shù)95~98%的濃硫酸0.5mL加入到水熱反應(yīng)釜中并加入去離子水后充分攪 拌；反應(yīng)初始時硫酸的濃度為0. 25mol/L,過硫酸鉀，硫酸錳，氯化鐵的濃度為0. 05mol/L。 將水熱反應(yīng)釜置于烘箱中在110。C恒溫反應(yīng)12h后自然冷卻至室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物分別用去離 子水和無水乙醇離心洗滌5次后，在空氣中60。C干燥8h，得到e-Mn02。實施例20按化學(xué)計量比l: 1: l分別稱量過硫酸鉀，硫酸錳，氯化鐵；將上述原料物加入到水熱 反應(yīng)釜中，質(zhì)量分數(shù)95~98%的濃硫酸2mL加入到水熱反應(yīng)釜中并加入去離子水后充分攪拌； 反應(yīng)初始時硫酸的濃度為lmol/L，過硫酸鉀，硫酸錳，氯化鐵的濃度為0. 05mol/L。將水熱 反應(yīng)釜置于烘箱中在110°C恒溫反應(yīng)lh后自然冷卻至室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物分別用去離子水和 無水乙醇離心洗滌5次后，在空氣中60。C干燥8h，得到e-Mn02。實施例21按化學(xué)計量比l: 1: l分別稱量過硫酸鉀，硫酸錳，氯化鐵；將上述原料物加入到水熱反應(yīng)釜中，質(zhì)量分數(shù)95~98%的濃硫酸2mL加入到水熱反應(yīng)釜中并加入去離子水后充分攪拌； 反應(yīng)初始時硫酸的濃度為lmol/L,過硫酸鉀，硫酸錳，氯化鐵的濃度為0. 05mol/L。將水熱 反應(yīng)釜置于烘箱中在110°C恒溫反應(yīng)6h后自然冷卻至室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物分別用去離子水和 無水乙醇離心洗滌5次后，在空氣中60。C干燥8h，得到e-Mn02。實施例22按化學(xué)計量比l: 1: l分別稱量過硫酸鉀，硫酸錳，氯化鐵；將上述原料物加入封水熱-反應(yīng)釜中，質(zhì)量分數(shù)95~98%的濃硫酸2mL加入到水熱反應(yīng)釜中并加入去離子水后充分攪拌； 反應(yīng)初始時硫酸的濃度為lmol/L，過硫酸鉀，硫酸錳，氯化鐵的濃度為0. 05mol/L。將水熱 反應(yīng)釜置于烘箱中在150°C恒溫反應(yīng)6h后自然冷卻至室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物分別用去離子水和 無水乙醇離心洗滌5次后，在空氣中60。C干燥8h，得到e-Mn02。實施例23按化學(xué)計量比l: 1: l分別稱量過硫酸鉀，硫酸錳，氯化鐵；將上述原料物加入到水熱 反應(yīng)釜中，質(zhì)量分數(shù)95~98%的濃硫酸2mL加入到水熱反應(yīng)釜中并加入去離子水后充分攪拌； 反應(yīng)初始時硫酸的濃度為lmol/L，過硫酸鉀，硫酸錳，氯化鐵的濃度為0. 05mol/L。將水熱 反應(yīng)釜置于烘箱中在200°C恒溫反應(yīng)6h后自然冷卻至室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物分別用去離子水和 無水乙醇離心洗滌5次后，在空氣中60。C干燥8h，得到e-Mn02。實施例24按化學(xué)計量比l: 1: l分別稱量過硫酸鉀，硫酸錳，氯化鐵；將上述原料物加入到水熱 反應(yīng)釜中，質(zhì)量分數(shù)95 98免的濃硫酸2mL加入到水熱反應(yīng)釜中并加入去離子水后充分攪拌； 反應(yīng)初始時硫酸的濃度為lmol/L，過硫酸鉀，硫酸錳，氯化鐵的濃度為0. 05mol/L。將水熱 反應(yīng)釜置于烘箱中在200°C恒溫反應(yīng)24h后自然冷卻至室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物分別用去離子水和 無水乙醇離心洗滌5次后，在空氣中60。C干燥8h，得到e-Mn02。實施例25按化學(xué)計量比l: 1: l分別稱量過硫酸鉀，硫酸錳，氯化鐵；將上述原料物加入到水熱 反應(yīng)釜中，質(zhì)量分數(shù)95~98%的濃硫酸5mL加入到水熱反應(yīng)釜中并加入去離子水后充分攪拌； 反應(yīng)初始時硫酸的濃度為2. 5mol/L,過硫酸鉀，硫酸錳，氯化鐵的濃度為0. 05mol/L。將水 熱反應(yīng)釜置于烘箱中在110°C恒溫反應(yīng)lh后自然冷卻至室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物分別用去離子水 和無水乙醇離心洗滌5次后，在空氣中60。C干燥8h,得到e-Mn02。實施例26按化學(xué)計量比l: 1: l分別稱量過硫酸鉀，硫酸錳，氯化鐵；將上述原料物加入到水熱 反應(yīng)釜中，質(zhì)量分數(shù)95~98%的濃硫酸5mL加入到水熱反應(yīng)釜中并加入去離子水后充分攪拌； 反應(yīng)初始時硫酸的濃度為2. 5mol/L，過硫酸鉀，硫酸錳，氯化鐵的濃度為0. 05mol/L。將水 熱反應(yīng)釜置于烘箱中在110°C恒溫反應(yīng)6h后自然冷卻至室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物分別用去離子水 和無水乙醇離心洗滌5次后，在空氣中60。C干燥8h，得到e-Mn02。實施例27按化學(xué)計量比l: 1: l分別稱量過硫酸鉀，硫酸錳，氯化鐵；將上述原料物加入到水熱 反應(yīng)釜中，質(zhì)量分數(shù)95 ~98%的濃硫酸5mL加入到水熱反應(yīng)釜中并加入去離子水后充分攪拌; 反應(yīng)初始時硫酸的濃度為2.5mol/L，過硫酸鉀，硫酸錳，氯化鐵的濃度為0. 05mol/L。將水 熱反應(yīng)釜置于烘箱中在150°C恒溫反應(yīng)lh后自然冷卻至室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物分別用去離子水 和無水乙醇離心洗滌5次后，在空氣中60。C干燥8h，同樣得到Mn02。實施例28按化學(xué)計量比l: 1: l分別稱量過硫酸鉀，硫酸錳，氯化鐵；將上述原料物加入到水熱 反應(yīng)釜中，質(zhì)量分數(shù)95~98%的濃硫酸5mL加入到水熱反應(yīng)釜中并加入去離子水后充分攪拌； 反應(yīng)初始時硫酸的濃度為2. 5mol/L,過硫酸鉀，硫酸錳，氯化鐵的濃度為0. 05mol/L。將水 熱反應(yīng)釜置于烘箱中在200°C恒溫反應(yīng)lh后自然冷卻至室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物分別用去離子水 和無水乙醇離心洗滌5次后，在空氣中60。C干燥8h，得到e-Mn02。
權(quán)利要求
1、一種ε-MnO2層狀結(jié)構(gòu)納米球的制備方法，其特征在于其工藝步驟順序如下(1)按化學(xué)計量比1∶1∶1分別稱量過硫酸鉀、硫酸錳、硝酸鐵；并加入水熱反應(yīng)釜中；(2)量取質(zhì)量分數(shù)95～98％的濃硫酸0.5～5mL加入到水熱反應(yīng)釜中，并加入去離子水后充分攪拌；(3)將水熱反應(yīng)釜置于烘箱中110-200℃恒溫水熱反應(yīng)1～24h后自然冷卻至室溫；(4)將步驟(3)所得產(chǎn)物經(jīng)去離子水、無水乙醇分別離心洗滌5次后在空氣氣氛中60～120℃下干燥8～12h，即得到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，粒徑均勻的六方晶型的ε-MnO2層狀結(jié)構(gòu)納米球。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的e -MrA層狀結(jié)構(gòu)納米球的制備方法，其特征在于反應(yīng)初始時 硫酸的濃度為0. 25~2. 5mol/L。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的e -Mn02層狀結(jié)構(gòu)納米球的制備方法，其特征在于所述的硝酸 鐵可用氯化鐵(FeCl3 6H20)替代。
全文摘要
一種ε-MnO₂層狀結(jié)構(gòu)納米球的制備方法，將過硫酸鉀，硫酸錳，硝酸鐵(或氯化鐵)，濃硫酸加入水熱反應(yīng)釜中，加入去離子水充分攪拌后，在110-200℃水熱反應(yīng)1～24h后自然冷卻至室溫。得到的產(chǎn)物經(jīng)洗滌干燥即得到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，粒徑均勻的六方晶型的ε-MnO₂層狀結(jié)構(gòu)納米球。本發(fā)明工藝過程簡單，反應(yīng)條件溫和，生產(chǎn)成本低。該二氧化錳材料可用于鋰離子二次電池的電極材料，電化學(xué)超級電容器的電極材料以及作為催化劑催化降解甲醛等領(lǐng)域。
文檔編號C01G45/02GK101327959SQ20081011761
公開日2008年12月24日 申請日期2008年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月1日
發(fā)明者鵬 余, 熊 張, 雷 王, 王棟樑, 馬衍偉 申請人:中國科學(xué)院電工研究所