專利名稱：一種層狀δ-MnO₂納米顆粒的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超級(jí)電容器電極材料Mn02的制備方法，特別涉及一種層狀S-Mn02納米顆 粒的制備方法。
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(chǔ)等領(lǐng)域。由于其對(duì)環(huán)境友好，制備工藝簡(jiǎn)單，原料廉價(jià)易得，近年來(lái)用于二次 鋰離子電池，超級(jí)電容器的電極材料。Mn02用于超級(jí)電容器的電極材料，理論容量可達(dá)到 1370F/g;但目前實(shí)際所能達(dá)到比容量的遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于這個(gè)數(shù)值，主要原因是材料的利用率不高。 納米材料具有較大的比表面積而具有較好的電化學(xué)性能，因此制備高比表面積的納米Mn02材料具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。S. Devaraj等人利用微乳液法合成的a-Mn02,比容量達(dá)到297 F/g，其缺點(diǎn)是所用的化學(xué)試劑較多，工藝復(fù)雜[S. Devaraj, N. Munichandmiah,2007, 154, A80.];中國(guó)專利200410052665.3用水溶性二價(jià)錳鹽和無(wú)機(jī)堿為原料，以陽(yáng) 離子型表面活性劑為模板，以水溶性二價(jià)鈷鹽或三價(jià)鐵鹽為結(jié)構(gòu)穩(wěn)定劑制得層狀二氧化錳， 該制備過(guò)程使用了模板和表面活性劑，制備方法較復(fù)雜，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)(〉170h)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提出一種新的制備層狀S-Mn02納米顆粒的方法。本發(fā)明采用微波輔助 微乳液法，反應(yīng)時(shí)間短，工藝簡(jiǎn)單，成本低，反應(yīng)易于控制，所制備的二氧化錳純度高，粒 徑均一。本發(fā)明制備工藝步驟如下(1) 按化學(xué)計(jì)量比1: 1分別稱量高錳酸鉀(KMn04,^99.5)、油酸(C18H3402,相對(duì)密度: 20°C時(shí)0.891-0.896 g/mL);將高錳酸鉀完全溶于去離子水中形成溶液，然后將油酸加入到 所述溶液中充分?jǐn)嚢栊纬晌⑷橐海?2) 將所述微乳液靜置3~8小時(shí)后放入微波爐中用800瓦功率加熱5-20分鐘。(3) 收集步驟2所得產(chǎn)品，經(jīng)去離子水、無(wú)水乙醇分別離心洗滌10次后，在空氣氣氛 下干燥，即得到層狀S-Mn02納米微粒。


圖l是本發(fā)明實(shí)施例1的二氧化猛的掃描電鏡圖片； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的二氧化錳的透射電鏡圖片； 圖3是本發(fā)明實(shí)施例1的二氧化錳的X光衍射圖譜(XRD)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1(1)按化學(xué)計(jì)量比1: 1分別稱量高錳酸鉀(KMn04,299.5)、油酸(C18H3402，相對(duì)密度: 20°C時(shí)0.891~0.896 g/mL);將高錳酸鉀完全溶于去離子水中形成溶液，然后將油酸加入到 所述溶液中充分?jǐn)嚢栊纬晌⑷橐?；將上述微乳液靜置6h后放入微波爐中用800瓦功率加熱 8min。收集所得產(chǎn)品，經(jīng)去離子水、無(wú)水乙醇分別離心洗滌10次后在空氣氣氛下干燥，即 得到層狀S-Mn02納米微粒。圖1所示為所得產(chǎn)物S-Mn02的掃描電鏡圖片；圖2所示為 S-Mn02的透射電鏡圖片；圖3所示為S-Mn02的XRD圖譜，表明所得到的Mn02為層狀 S-Mn02。實(shí)施例2(1)按化學(xué)計(jì)量比1: 1分別稱量高錳酸鉀(KMn04,299.5)、油酸(CI8H3402,相對(duì)密度: 20°C時(shí)0.891~0.896 g/mL);將高錳酸鉀完全溶于去離子水中形成溶液，然后將油酸加入到 所述溶液中充分?jǐn)嚢栊纬晌⑷橐?；將上述微乳液靜置6h后放入微波爐中用800瓦功率加熱 20min。收集所得產(chǎn)品，經(jīng)去離子水、無(wú)水乙醇分別離心洗滌10次后在空氣氣氛下干燥，即 得到層狀S-Mn02納米微粒。 實(shí)施例3(1)按化學(xué)計(jì)量比1: 1分別稱量高錳酸鉀(KMn04， 299.5)、油酸(C18H3402,相對(duì)密度: 20°C時(shí)0.891-0.896 g/mL);將高錳酸鉀完全溶于去離子水中形成溶液，然后將油酸加入到 所述溶液中充分?jǐn)嚢栊纬晌⑷橐?；將上述微乳液靜置3h后放入微波爐中用800瓦功率加熱 10min。收集所得產(chǎn)品，經(jīng)去離子水、無(wú)水乙醇分別離心洗滌10次后在空氣氣氛下干燥，即 得到層狀S-Mn02納米微粒。 實(shí)施例4(1)按化學(xué)計(jì)量比1: 1分別稱量高錳酸鉀(KMn04,299.5)、油酸(C18H3402，相對(duì)密度: 20°C時(shí)0.891~0.896 g/mL);將高錳酸鉀完全溶于去離子水中形成溶液，然后將油酸加入到 所述溶液中充分?jǐn)嚢栊纬晌⑷橐?；將上述微乳液靜置3h后放入微波爐中用800瓦功率加熱 20min。收集所得產(chǎn)品，經(jīng)去離子水、無(wú)水乙醇分別離心洗滌10次后在空氣氣氛下干燥，即 得到層狀S-Mn02納米微粒。 實(shí)施例5(1)按化學(xué)計(jì)量比1: 1分別稱量高錳酸鉀(KMn04, 299.5)、油酸(C18H3402，相對(duì)密度: 20°C時(shí)0.891-0.896 g/mL);將高錳酸鉀完全溶于去離子水中形成溶液，然后將油酸加入到 所述溶液中充分?jǐn)嚢栊纬晌⑷橐?；將上述微乳液靜置8h后放入微波爐中用800瓦功率加熱 5min。收集所得產(chǎn)品，經(jīng)去離子水、無(wú)水乙醇分別離心洗滌10次后在空氣氣氛下干燥，即 得到層狀5-Mn02納米微粒。 實(shí)施例6(1)按化學(xué)計(jì)量比h 1分別稱量高錳酸鉀(KMn04， 299.5)、油酸(C18H3402,相對(duì)密度: 20°C時(shí)0.891-0.896 g/mL);將高錳酸鉀完全溶于去離子水中形成溶液，然后將油酸加入到 所述溶液中充分?jǐn)嚢栊纬晌⑷橐海粚⑸鲜鑫⑷橐红o置8h后放入微波爐中用800瓦功率加熱 10min。收集所得產(chǎn)品，經(jīng)去離子水、無(wú)水乙醇分別離心洗滌10次后在空氣氣氛下干燥，即 得到層狀5-Mn02納米微粒。 實(shí)施例7(1)按化學(xué)計(jì)量比1: 1分別稱量高錳酸鉀(KMn04,^99.5)、油酸(C18H3402，相對(duì)密度: 20°C時(shí)0.891-0.896 g/mL);將高錳酸鉀完全溶于去離子水中形成溶液，然后將油酸加入到 所述溶液中充分?jǐn)嚢栊纬晌⑷橐?；將上述微乳液靜置8h后放入微波爐中用800瓦功率加熱 20min。收集所得產(chǎn)品，經(jīng)去離子水、無(wú)水乙醇分別離心洗滌10次后在空氣氣氛下干燥，即 得到層狀5-Mn02納米微粒。
權(quán)利要求
1、一種層狀δ-MnO2納米顆粒的制備方法，其特征在于其工藝步驟順序如下(1)按化學(xué)計(jì)量比1∶1分別稱量高錳酸鉀(KMnO4，≥99.5)、油酸(C18H34O2，相對(duì)密度20℃時(shí)0.891～0.896g/mL)；將高錳酸鉀完全溶于去離子水中形成溶液，然后將油酸加入到所述溶液中充分?jǐn)嚢栊纬晌⑷橐海?2)將所述微乳液靜置3～8小時(shí)后放入微波爐中用800瓦功率加熱5-20分鐘。(3)收集步驟(2)所得產(chǎn)品，經(jīng)去離子水、無(wú)水乙醇分別離心洗滌10次后在空氣氣氛下干燥，即得到層狀δ-MnO2納米微粒。
全文摘要
一種層狀δ-MnO₂納米顆粒的制備方法，將高錳酸鉀溶于水中，然后加入油酸不斷攪拌使之混合形成微乳液。將此微乳液靜置3～8h后放入微波爐中用800瓦功率加熱5-20min；然后收集洗滌產(chǎn)物，烘干得到δ-MnO₂納米顆粒。本方法制備的δ-MnO₂納米顆粒反應(yīng)時(shí)間短，純度高，粒徑均一；所得產(chǎn)品不需要額外的熱處理，制備工藝簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)C01G45/00GK101402471SQ20081022417
公開(kāi)日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月24日
發(fā)明者鵬 余, 熊 張, 羅萬(wàn)居, 堯 陳, 馬衍偉 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電工研究所