二氧化錳納米線材料的製備及其作為超級電容器電極材料的應用的製作方法

2023-07-02 19:40:36 1

二氧化錳納米線材料的製備及其作為超級電容器電極材料的應用的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種二氧化錳(MnO2)納米線材料的製備方法，是以高錳酸鉀(KMnO4)為起始原料，以天然石墨粉為還原劑，在水熱條件下反應，生成二氧化錳納米線材料前體；再經洗滌、真空乾燥而得。電化學性能測試表明，本發明製備的二氧化錳(MnO2)納米線材料顯示出較高的電化學電容行為和優良的倍容率，而且具有較好的循環穩定性，因此可以作為超級電容器電極材料。另外，本發明製備二氧化錳納米線材料的過程簡單、工藝穩定、易於操作、質量可靠、成本低廉，質量輕，可再生，無汙染等特點，作為超級電容器電極材料符合商業化的基本要求。
【專利說明】二氧化錳納米線材料的製備及其作為超級電容器電極材料 的應用

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種二氧化錳納米材料的製備方法，尤其涉及一種二氧化錳（Mn02) 納米線材料的製備，本發明還涉及該二氧化猛納米線材料作為電極材料在製造超級電容器 中的應用，屬於納米材料領域及電化學材料領域。

【背景技術】
[0002] 隨著能源危機的到來，能源的儲備顯的尤為重要。超級電容器作為一種新型的能 量儲存/轉化裝置，其能量密度高（lOkw/kg)、充放時間短、循環壽命長和無汙染等優點廣 泛應用於可攜式電子產品，混合動力電動汽車和大型工業設備等。然而決定超級電容器性 能的關鍵因素是電極材料性能的優劣，選擇一種性能優良的電極材料已成為人們研究的熱 點，目前電極材料主要包括金屬氧化物，導電聚合物和碳基材料。
[0003] 在過渡金屬氧化物中，Mn02由於其豐富、價廉、環境友好、活潑的氧化還原活性以 及高的理論比電容（1232 而受到了眾多的關注。Mn02不但無需在強酸或強鹼性電 解液中而在中性電解液中就能很好地運行，而且還能夠展現出快速的充放電能力和類似於 非法拉第能量存儲行為。該存儲過程中表面吸附電解液離子M+(Na+，K+等)如同下述方程 式所示的質子合併：

【權利要求】
1. 一種二氧化錳納米線材料的製備方法，是以高錳酸鉀為起始原料，以天然石墨粉為 還原劑，在水熱條件下反應，生成二氧化錳納米線材料前體；再經洗滌、乾燥，得到二氧化錳 納米線材料。
2. 如權利要求1所述二氧化錳納米線材料的製備方法，其特徵在於：在高錳酸鉀的水 溶液中加入天然石墨粉，混合均勻後，於16(Tl8(TC水熱反應24~36 h ;冷卻至室溫，過濾， 依次用水、無水乙醇洗滌至濾液為無色液體，乾燥後即得二氧化錳納米線材料。
3. 如權利要求1或2所述二氧化錳納米線材料的製備方法，其特徵在於：高錳酸鉀與 天然石墨粉的質量比為7:1~8:1。
4. 如權利要求1或2所述二氧化錳（Mn02)納米線材料的製備方法，其特徵在於：所述 乾燥是在6(T70°C真空乾燥疒12 h。
5. 如權利要求1所述方法製備的二氧化錳納米線材料作為超級電容器電極材料的應 用。
6. 如權利要求5所述的二氧化錳納米線材料作為超級電容器電極材料的應用，其特徵 在於：將二氧化錳納米線材料和乙炔黑混合均勻後分散於Nafion溶液中，超聲2(T60min後， 混合液用移液槍均勻塗覆於玻碳電極上，自然晾乾。
7. 如權利要求6所述的二氧化錳納米線材料作為超級電容器電極材料的應用，其特徵 在於：二氧化錳納米線材料與乙炔黑的質量比為6. 0:1飛.5:1。
8. 如權利要求6所述方法製備的二氧化錳納米線材料作為超級電容器電極材料的 應用，其特徵在於：分散於Nafion溶液中的二氧化錳納米線材料和乙炔黑的質量濃度為 5. 5~6. 0mg/mL〇
9. 如權利要求6所述方法製備的二氧化錳納米線材料作為超級電容器電極材料的應 用，其特徵在於：塗覆於玻碳電極上混合液的量為23. 5~26. 5uL/cm2。
【文檔編號】B82Y30/00GK104409220SQ201410706385
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月28日 優先權日:2014年11月28日
【發明者】胡中愛, 強睿斌, 吳紅英, 張雅迪, 梁亞榮, 安玉峰, 郭秉淑 申請人:西北師範大學