CN100509958C - 聚苯胺插层锰氧化物复合材料的水热制备方法 - Google Patents
聚苯胺插层锰氧化物复合材料的水热制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN100509958C CN100509958C CNB2007100116760A CN200710011676A CN100509958C CN 100509958 C CN100509958 C CN 100509958C CN B2007100116760 A CNB2007100116760 A CN B2007100116760A CN 200710011676 A CN200710011676 A CN 200710011676A CN 100509958 C CN100509958 C CN 100509958C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- composite material
- manganese oxide
- oxide composite
- polyaniline
- birnessite
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
本发明涉及聚苯胺插层锰氧化物复合材料的水热制备方法。将30%H2O2和2mol/L的无机碱混合成100.0ml溶液，注入50mL0.3mol/L硝酸锰溶液中，搅拌5～30min；过滤、沉淀移到高压釜中，2mol/L无机碱为介质，反应温度130～180℃，反应16～48小时；沉淀经过滤、洗涤，至pH＝7，室温下干燥，得Birnessite型锰氧化物；将Birnessite型锰氧化物溶于水中，无机酸调节pH 1～3、加苯胺和氧化剂，水热插层反应，温度60～80℃，反应18～30小时，得聚苯胺插层锰氧化物复合材料。本发明方法简易，方便快捷，连续进行水热反应，可避免许多中间步骤，具有可操作性和实践性。
Description
技术领域
本发明涉及一种锰氧化物复合材料的制备方法，特别涉及一种以聚苯胺为单体，层状结构Birnessite型锰氧化物(亦称水钠锰矿，分子式Na4Mn14O27·9H2O)为主体材料的聚苯胺插层锰氧化物复合材料的水热制备方法。
技术背景
Birnessite型锰氧化物是一类典型的二维无机层状氧化物，具有优异的离子交换、催化、吸附、电化学等物理和化学性质，利用其结构和性质制备的材料，在作为分子筛、离子交换器、高效催化剂、二次电池电极材料、电化学和核废料吸附剂等方面有着重要的应用。
由于Birnessite型锰氧化物具有稳定的二维层状结构，层间的阳离子和水分子在一定的条件下可以脱出或嵌入，可作为主体材料与不同客体进行插层，使其层进一步膨胀或剥离，并且在一定条件下片层能够重新堆叠自组装成新的层状/剥离结构Birnessite型纳米材料或纳米复合材料。特别是Birnessite型纳米复合材料，综合了无机、有机和纳米材料的优良特性，具有许多重要的功能，如Birnessite(Li)，乙炔黑/Birnessite，氧化石墨/Birnessite，长链有机胺/Birnessite，硅柱/Birnessite，四乙基正硅酸盐/Birnessite，聚阳离子/Birnessite等纳米复合材料具有优异的催化、吸附、磁性和电化学等功能特性，相关材料的优异电化学性质，使它们在电极材料等领域具有广阔应用前景。
聚苯胺是一种共轭型本征态高分子，具有较高的电导率。原料便宜，性能稳定，且合成方法简单，掺杂机理清晰及掺杂程度可控制，因而成为当前最有希望获得工业应用的结构型导电聚合物材料之一。目前，以聚苯胺插层Birnessite型锰氧化物复合材料的水热制备方法还未见报道。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种合成聚苯胺/Birnessite型锰氧化物复合材料的聚苯胺插层锰氧化物复合材料的水热制备方法。
本发明采用的技术方案是：一种聚苯胺插层锰氧化物复合材料的水热制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)水热条件下，合成水钠锰矿：将浓度为30％H2O2和2mol/L的无机碱混合，并缓慢加入二次蒸馏水，配制成100.0ml溶液，其体积比为30％H2O2：2mol/L无机碱＝1：3，在强烈搅拌的条件下，将混合液注入到50mL0.3mol/L硝酸锰溶液中，继续搅拌5～30min；然后过滤、将沉淀转移到高压釜中，以2mol/L无机碱为介质，合成反应温度130～180℃，反应时间为16～48小时；沉淀经蒸馏水过滤、洗涤，至pH＝7，室温下干燥；
2)水钠锰矿溶于水中，以无机酸调节pH为1～3、加入苯胺和氧化剂，其中，水钠锰矿：苯胺单体：氧化剂摩尔比1：14～123：1～8.7，进行水热反应，水热插层反应温度60～80℃，反应时间18～30小时，得到聚苯胺插层锰氧化物复合材料。
所述的无机碱是氢氧化钠或氢氧化钾。
所述的无机碱优选氢氧化钠。
所述的无机酸是盐酸、硫酸或硝酸的一种。
所述的无机酸优选盐酸或硫酸。
所述的氧化剂是双氧水或过硫酸铵。
首先是采用水热法合成具有二维层状结构的Birnessite型锰氧化物(BirMO)；然后在水热的条件下，通过无机酸将BirMO氧化物质子化，并使得苯胺单体插入BirMO层间，在氧化剂的作用下，单体在层间聚合，反应在温和的水热环境中进行，合成得到聚苯胺插层Birnessite型锰氧化物复合材料。
采用聚苯胺与层状无机材料进行复合，能够使纳米复合材料的电子、离子传导率获得大幅度改善。该类纳米复合材料的高空隙率为锂离子的嵌入和脱出提供了足够的空间，从而提高了其比容量。同时，导电聚合物位于无机材料层间，对层状的骨架结构有稳定作用，也提高了材料充放电循环的稳定性。
本发明采用水热制备方法，合成得到了导电聚苯胺/Birnessite型锰氧化物复合材料，所提出的制备方法简易，方便快捷，具有可操作性和实践性。合成的导电聚苯胺/Birnessite型锰氧化物复合材料，具有良好的稳定性和导电性，在制备大容量锂离子电池的正极材料等方面具有潜在应用价值。
具体实施方式：
实施例1
将10ml浓度为30％H2O2和30ml浓度为2mol/L NaOH溶液混合，并缓慢加入二次蒸馏水60ml配制成100.0ml溶液，在强烈搅拌的条件下，将混合液注入到50mL0.3mol/L硝酸锰溶液中，继续搅拌5～30min。然后过滤、将沉淀转移到高压釜中，以2mol/LNaOH为介质，150℃水热16h。沉淀经蒸馏水过滤、洗涤，至pH＝7，室温下干燥2天，合成水钠锰矿(BirMO)。
将0.5g(0.000344mol)BirMO分散到50mL离子水中，然后加入0.45mL苯胺(苯胺单体0.004816mol)，用36.5％的HCl调节pH值至2，同时加入0.0784g过硫酸铵(0.000344mol)，在70℃下，水热反应24h，得聚苯胺复合产物。产品经过滤，分别依次用乙醇、二次蒸馏水洗涤三次，真空干燥后，得墨绿色粉末产物，即为聚苯胺插层锰氧化物复合材料，经四探针法测定电导率为0.21S/cm。
实施例2
将10ml浓度为30％H2O2和30ml浓度为2mol/L NaOH溶液混合，并缓慢加入二次蒸馏水60ml配制成100.0ml溶液，在强烈搅拌的条件下，将混合液注入到50mL 0.3M硝酸锰溶液中，继续搅拌5～30min。然后过滤、将沉淀转移到高压釜中，以2mol/LNaOH为介质，150℃水热16h。沉淀经蒸馏水过滤、洗涤，至pH＝7，室温下干燥2天，合成水钠锰矿(BirMO)。
将0.5g BirMO(0.000344mol)分散到50mL离子水中，然后加入0.90mL苯胺(苯胺单体0.009632mol)，用浓度为36.5％的HCl调节pH值至1.5，同时加入0.0784g过硫酸铵(0.000344mol)。在60℃下，水热反应30h，得聚苯胺复合产物。产品经过滤，分别依次用乙醇、二次蒸馏水洗涤三次，真空干燥后，得墨绿色粉末产物，即为聚苯胺插层锰氧化物复合材料，经四探针法测定电导率为0.24S/cm。
实施例3
将10ml浓度为30％H2O2和30ml浓度为2mol/L NaOH溶液混合，并缓慢加入二次蒸馏水60ml配制成100.0ml溶液，在强烈搅拌的条件下，将混合液注入到50mL0.3M硝酸锰溶液中，继续搅拌5～30min。然后过滤、将沉淀转移到高压釜中，以2mol/LNaOH为介质，150℃水热16h。沉淀经蒸馏水过滤、洗涤，至pH＝7，室温下干燥2天，合成水钠锰矿(BirMO)。
将0.5g BirMO(0.000344mol)分散到50mL离子水中，然后加入2.58mL苯胺(苯胺单体0.02752mol)，用2mol/L H2SO4调节pH值至2.5，同时加入0.3922g过硫酸铵(0.00172mol)，在80℃，水热反应18h，得聚苯胺复合产物。经过滤，分别依次用乙醇、二次蒸馏水洗涤三次，真空干燥得墨绿色粉末产物，即为聚苯胺插层锰氧化物复合材料，经四探针法测定电导率为0.22S/cm。
实施例4
将10ml浓度为30％H2O2和30ml浓度为2mol/L NaOH溶液混合，并缓慢加入二次蒸馏水60ml配制100.0ml溶液，在强烈搅拌的条件下，将混合液注入到50mL 0.3mol/L硝酸锰溶液中，继续搅拌5～30min。然后过滤、将沉淀转移到高压釜中，以2mol/LNaOH为介质，150℃水热16h。沉淀经蒸馏水过滤、洗涤，至pH＝7，室温下干燥2天，合成水钠锰矿(BirMO)。
将0.5g BirMO(0.000344mol)分散到50mL离子水中，然后加入4mL苯胺(苯胺单体0.04231mol)，用36.5％HCl调节pH值至2，同时加入0.6823g过硫酸铵(0.00299mol)，在70℃，水热反应24h，得聚合后的复合产物。经过滤，分别依次用乙醇、二次蒸馏水洗涤三次，真空干燥得墨绿色粉末产物，即为聚苯胺插层锰氧化物复合材料，经四探针法测定电导率为0.19 S/cm。
Claims (6)
1、一种聚苯胺插层锰氧化物复合材料的水热制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)水热条件下，合成水钠锰矿：将10ml浓度为30％H2O2和30ml 2mol/L的无机碱混合，并缓慢加入二次蒸馏水，配制成100.0ml溶液，在强烈搅拌的条件下，将混合液注入到50mL 0.3mol/L硝酸锰溶液中，继续搅拌5～30min；然后过滤、将沉淀转移到高压釜中，以2mol/L无机碱为介质，合成反应温度130～180℃，反应时间为16～48小时；沉淀经蒸馏水过滤、洗涤，至pH＝7，室温下干燥；
2)水钠锰矿溶于水中，以无机酸调节pH为1～3、加入苯胺和氧化剂，其中，水钠锰矿：苯胺单体：氧化剂摩尔比1：14～123：1～8.7，进行水热反应，水热插层反应温度60～80℃，反应时间18～30小时，得到聚苯胺插层锰氧化物复合材料。
2、根据权利要求1所述的聚苯胺插层锰氧化物复合材料的水热制备方法，其特征在于所述的无机碱是氢氧化钠或氢氧化钾。
3、根据权利要求2所述的聚苯胺插层锰氧化物复合材料的水热制备方法，其特征在于所述的无机碱是氢氧化钠。
4、根据权利要求1所述的聚苯胺插层锰氧化物复合材料的水热制备方法，其特征在于所述的无机酸是盐酸、硫酸或硝酸的一种。
5、根据权利要求4所述的聚苯胺插层锰氧化物复合材料的水热制备方法，其特征在于所述的无机酸是盐酸或硫酸。
6、根据权利要求1所述的聚苯胺插层锰氧化物复合材料的水热制备方法，其特征在于所述的氧化剂是双氧水或过硫酸铵。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2007100116760A CN100509958C (zh) | 2007-06-13 | 2007-06-13 | 聚苯胺插层锰氧化物复合材料的水热制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2007100116760A CN100509958C (zh) | 2007-06-13 | 2007-06-13 | 聚苯胺插层锰氧化物复合材料的水热制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101085866A CN101085866A (zh) | 2007-12-12 |
| CN100509958C true CN100509958C (zh) | 2009-07-08 |
Family
ID=38937041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2007100116760A Expired - Fee Related CN100509958C (zh) | 2007-06-13 | 2007-06-13 | 聚苯胺插层锰氧化物复合材料的水热制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN100509958C (zh) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102169980A (zh) * | 2010-02-27 | 2011-08-31 | 比亚迪股份有限公司 | 一种负极活性材料的制备方法 |
| CN102206340B (zh) * | 2011-04-08 | 2012-10-03 | 中南大学 | 一种低氧化态聚间苯二胺化学氧化合成方法 |
| CN102306554B (zh) * | 2011-07-06 | 2013-07-24 | 北京化工大学 | 聚苯硫醚插层二氧化锰及其制备方法和将其用作电极材料 |
| CN104284863B (zh) * | 2012-04-02 | 2016-02-24 | 东罐材料科技株式会社 | 二氧化锰与包含其的可硬化组合物 |
| CN103553848A (zh) * | 2013-10-25 | 2014-02-05 | 西南大学 | 水钠锰矿作为硝化抑制剂的新用途及其一种制备方法 |
| TWI528877B (zh) * | 2013-11-08 | 2016-04-01 | 長興材料工業股份有限公司 | 鈍化組合物及其應用 |
| CN104466105B (zh) * | 2014-11-12 | 2018-05-11 | 深圳先进技术研究院 | 二硫化钼/聚苯胺复合材料、制备方法及锂离子电池 |
| CN105118686B (zh) * | 2015-08-27 | 2017-12-12 | 桂林理工大学 | 石墨烯/聚苯胺/二氧化锰三元复合电极材料的制备方法 |
| CN110589892B (zh) * | 2018-06-13 | 2021-10-01 | 南京理工大学 | 钠离子电池用单斜结构正极材料及其制备方法 |
| CN109908772B (zh) * | 2019-03-20 | 2021-08-24 | 江苏理工学院 | 一种插层聚合物锂离子筛/pvdf膜及其制备方法 |
| CN110057887B (zh) * | 2019-05-13 | 2021-09-07 | 苏州科技大学 | 导电聚合物插层的金属氧化物混合凝胶的制备方法及其应用 |
| CN113181928B (zh) * | 2020-12-18 | 2023-12-26 | 北京碧水源科技股份有限公司 | 铁掺杂水钠锰矿改性方法、改性铁掺杂水钠锰矿及其应用 |
-
2007
- 2007-06-13 CN CNB2007100116760A patent/CN100509958C/zh not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Chem.Mater. Xu等,697. 2002 |
| Chem.Mater. Xu等,697. 2002 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101085866A (zh) | 2007-12-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100509958C (zh) | 聚苯胺插层锰氧化物复合材料的水热制备方法 | |
| Li et al. | Metal-free thiophene-sulfur covalent organic frameworks: precise and controllable synthesis of catalytic active sites for oxygen reduction | |
| Li et al. | High electrochemical performance of monodisperse NiCo2O4 mesoporous microspheres as an anode material for Li-ion batteries | |
| Wang et al. | A Polyaniline‐Intercalated Layered Manganese Oxide Nanocomposite Prepared by an Inorganic/Organic Interface Reaction and Its High Electrochemical Performance for Li Storage | |
| CN106698430B (zh) | 一种聚多巴胺作为过渡层碳化钛原位生长CNTs三维复合材料及其制备方法 | |
| Zhang et al. | Construction of novel polyaniline-intercalated hierarchical porous V2O5 nanobelts with enhanced diffusion kinetics and ultra-stable cyclability for aqueous zinc-ion batteries | |
| Vinodh et al. | Novel 13X Zeolite/PANI electrocatalyst for hydrogen and oxygen evolution reaction | |
| CN103971941B (zh) | 应用于超级电容器的石墨烯/聚苯胺/氧化锡复合材料及其制备方法 | |
| Jiang et al. | Synthesis of biphenyl-linked covalent triazine frameworks with excellent lithium storage performance as anode in lithium ion battery | |
| Chen et al. | A multifunctional anti-proton electrolyte for high-rate and super-stable aqueous Zn-vanadium oxide battery | |
| Devaraju et al. | Controlled synthesis of plate-like LiCoPO4 nanoparticles via supercritical method and their electrode property | |
| CN110183655A (zh) | 一种二维碳化物晶体基聚酰亚胺有机正极材料的制备方法 | |
| CN103971942B (zh) | 应用于超级电容器的石墨烯/聚苯胺/氧化铁复合材料及其制备方法 | |
| CN102718250A (zh) | 一种碳材料负载二氧化锡纳米片复合材料的制备方法 | |
| CN105719850A (zh) | 石墨烯聚吡咯/双金属氢氧化物纳米线三元复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN103680996B (zh) | 一种聚吡咯/石墨型氮化碳纳米复合材料及其制备方法 | |
| Zhang et al. | Chain engineering-tailored microstructures and lithium storage performance of hydrothermally-synthesized linear polyimides | |
| CN106876154B (zh) | 聚苯胺—磺化石墨烯复合电极材料的制备方法 | |
| CN102412400A (zh) | 银钒氧化物/聚合物三同轴纳米线及其制备方法和应用 | |
| CN105885410A (zh) | 一种硫化钼/聚吡咯/聚苯胺三元复合材料及其制备方法和应用 | |
| Wang et al. | Organic solvothermal method promoted monoclinic Prussian blue as a superior cathode for Na-ion batteries | |
| Baruah et al. | Electrocatalytic acitivity of RGO/PEDOT: PSS nanocomposite towards methanol oxidation in alkaline media | |
| Chen et al. | Vanadium nitride@ nitrogen-doped graphene as zinc ion battery cathode with high rate capability and long cycle stability | |
| CN108365182A (zh) | 铁离子掺杂纳米四氧化三锰/多层石墨烯复合材料及其制备方法及应用其的锂电池 | |
| Wang et al. | A redox-active metal–organic compound for lithium/sodium-based dual-ion batteries |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090708 Termination date: 20120613 |