CN105883925B - 一种介孔四氧化三锰及其制备方法 - Google Patents
一种介孔四氧化三锰及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105883925B CN105883925B CN201610470544.3A CN201610470544A CN105883925B CN 105883925 B CN105883925 B CN 105883925B CN 201610470544 A CN201610470544 A CN 201610470544A CN 105883925 B CN105883925 B CN 105883925B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mangano
- mesoporous
- preparation
- manganic oxide
- potassium permanganate
- 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.)
- Active
Links
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L manganese oxide Inorganic materials [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims abstract description 37
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 claims abstract description 14
- FBPFZTCFMRRESA-KVTDHHQDSA-N D-Mannitol Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-KVTDHHQDSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 235000010355 mannitol Nutrition 0.000 claims abstract description 12
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229930195725 Mannitol Natural products 0.000 claims abstract description 5
- 239000000594 mannitol Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 10
- 229940064457 osmitrol Drugs 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 4
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 3
- 239000012279 sodium borohydride Substances 0.000 claims description 3
- 229910000033 sodium borohydride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 2
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 claims description 2
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims description 2
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 abstract description 10
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 abstract description 9
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 abstract description 2
- LQKOJSSIKZIEJC-UHFFFAOYSA-N manganese(2+) oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Mn+2].[Mn+2].[Mn+2].[Mn+2] LQKOJSSIKZIEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 abstract 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 9
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 7
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 7
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 7
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 3
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 3
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 3
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 3
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 3
- NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N (2s)-2,6-diaminohexanoic acid;(2s)-2-hydroxybutanedioic acid Chemical group OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O.NCCCC[C@H](N)C(O)=O NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N 0.000 description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N hydrazine monohydrate Substances O.NN IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010189 synthetic method Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010054949 Metaplasia Diseases 0.000 description 1
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L manganese(II) sulfate Chemical compound [Mn+2].[O-]S([O-])(=O)=O SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000357 manganese(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013335 mesoporous material Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015689 metaplastic ossification Effects 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 1
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052566 spinel group Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G45/00—Compounds of manganese
- C01G45/02—Oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/12—Surface area
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/16—Pore diameter
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/40—Electric properties
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
本发明涉及一种三维网络结构介孔四氧化三锰及其制备方法。其制备方法如下：将一定摩尔配比浓度的高锰酸钾溶液与甘露醇溶液混合、搅拌至紫色消失，加入还原剂，搅拌反应，过滤、洗涤、干燥，即得介孔四氧化三锰。本发明所得介孔四氧化三锰具有类海绵状的形貌和结构，因此，具有比表面积大，孔径分布窄等特点。可用于超级电容器、电池、催化、污水治理领域。如作为超电电极材料，其具有良好的综合电化学性能：在水系电解液中比容量为190~250F/g，倍率性能良好（50mv/s充放电速率下保持率60%~70%），且循环稳定性高（2A/g充放电2000次保持率高于99%）。此外，与传统制备方法比，该方法具有原料易得、产率高、生产周期短且设备要求低等优点，因此易于产业化。
Description
技术领域
本发明涉及一种介孔四氧化三锰及其制备方法，具体而言是一种三维网络结构介孔四氧化三锰及其制备方法，属于纳米材料技术领域。
技术背景
近年来具有新颖结构与良好特性的多孔材料因其具有较低的密度，较大的比表面积和较高的孔容，使其在能源、化工、建筑、医疗等领域都得到了极大地发展和应用。
四氧化三锰是一种尖晶石类的四方结晶，由于其资源广泛，价格低廉，环境友好，已被广泛的应用于多个领域: 如催化、生物传感、锂电池、超级电容器等。而随着电子技术、生物技术的发展，四氧化三锰多孔材料在新功能材料等领域有着越来越重要的应用需求。其中介孔四氧化三锰（孔径2-50 nm）不仅具有大的比表面，还具有独特的纳米孔通道结构，使其在反应中可提供更多扩散通道和反应位点，因此在新功能材料等领域有着独特的优势。
目前，介孔四氧化三锰的制备方法主要有焙烧法，水热法等。例如：中国专利CN102328960A通过将一定比例的MnSO4·H2O、CO(NH2)2、表面活性剂CTAB与去离子水混合后加热回流，再加入NaOH与H2O2制备了3D花状的介孔四氧化三锰。《材料化学学报》(Journalof Materials Chemistry.A,2013,1,10985)则利用水热的方法制备了纳米棒，并通过进一步煅烧合成了介孔四氧化三锰纳米棒。《物理化学化学物理》（Phys. Chem. Chem. Phys.，2015，17，23017）制备出了六边形的介孔四氧化三锰，即先用水热法制备出水黑锰矿前驱物，再通过300℃退火获得。但无论是焙烧法还是水热法，都需要在高温或高压下进行，且制备工艺复杂，能耗大，生产成本高，不是低成本规模化生产的理想方法。因此探索反应条件温和、可控、操作步骤简单、环境友好的介孔四氧化三锰材料的制备方法，对四氧化三锰的应用有重要的意义。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种3D网络结构介孔四氧化三锰。
本发明的目的之二在于提供该介孔四氧化三锰的制备方法，以填补介孔四氧化三锰的合成方法，并降低四氧化三锰介孔材料精确制备的难度和合成成本，推动其产业化。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案。
一、一种介孔四氧化三锰
介孔四氧化三锰为纳米片铰链编制形成3D网络结构的类海绵状或蜂窝状的多孔无规则块体。
二、一种介孔四氧化三锰的制备方法，其特征在于具有如下的步骤和工艺过程：
a)分别配制高锰酸钾水溶液和甘露醇水溶液；其中甘露醇与高锰酸钾的摩尔比为0.1~1；甘露醇和高锰酸钾水溶液的浓度分别为0.0050~0.015mol/L和0.1~0.4mol/L;
b)在室温下将上述配制好的溶液混合，搅拌至反应溶液的紫色消失；
c)在室温下，将还原剂加入上述溶液中，搅拌一段时间；其中还原剂加入量按质量比计算，即还原剂：高锰酸钾为0.2~5的比例；搅拌时间为0.2~3h；
d)过滤，去离子水、酒精洗涤，并烘干，即得到三维介孔四氧化三锰。
步骤b)与步骤c）中的搅拌方式可为磁力搅拌、机械搅拌或超声波分散，优先推荐超声波分散。
步骤c）中还原剂为水合肼，或硼氢化钾，或硼氢化钠。
本发明具有如下有益效果：
1）本发明的合成方法涉及的反应均在室温条件下进行，安全性高，可操控性强，容易实现规模化生产。
2）该方法相比现有的技术，不仅原料易得，成本低，污染小。并且反应条件温和，反应周期短，只需3~ 4 h；
3）由本发明制备的四氧化三锰具有较高的比表面积，100~350 m2/g，均匀的孔径5~25 nm。可供金属离子、大分子等顺利通过，因此可广泛作为锂离子电池或超级电容器电极材料、生物传感器的酶载体、大分子参与的氧化反应的催化剂等相关领域的理论研究和应用。
附图说明
图1为不同实例所制得三维介孔四氧化三锰的X射线衍射谱。
其中：1代表实施例1，2代表实施例2，3代表实施例3，4代表实施例4，5代表实施例5，6代表实施例6，7代表实施例7。
图2为实施例1所制得的三维介孔四氧化三锰的扫描电镜图。
图3为不同实施例所制得三维介孔四氧化三锰样品的氮气吸附、脱附等温曲线图（1）和孔径分布图（2）。
其中：1代表实施例1，2代表实施例2，3代表实施例3，4代表实施例4，5代表实施例5，6代表实施例6，7代表实施例7。
图4为实施例1所制得的介孔四氧化三锰样品用作超级电容器在1M硫酸钠电解液中的循环伏安曲线图（1）和循环寿命（2）。
具体实施方式
下面结合实例对本发明做进一步详细，完整地说明，但并不限制本发明的内容。
实施例1
室温下，将200 mL浓度为0.0056 mol/L的甘露醇水溶液与40 mL浓度为0.187mol/L的高锰酸钾水溶液混合，搅拌或超声至溶液紫色消失；
然后边搅拌边加入0.35 mL水合肼（50 %），反应一段时间（0.2~3 h）；
过滤，洗涤（去离子水、酒精）3~5次，80 ℃烘干即得四氧化三锰。
电化学性能测试：
以本实施例所制得的四氧化三锰样品为活性物质、乙炔黑（AB）为导电剂、聚四氟乙烯(PTFE)为粘结剂，Mn3O4:AB:PTFE(质量比)=8:1.5:0.5,制作超级电容器的电极材料。具体步骤如下：将活性物质，乙炔黑和PTFE混合并充分研磨，然后滴入N-甲级-2-吡咯烷酮(NMP)，研磨调成糊状，均匀涂布于不锈钢网上，在80 ℃真空干燥箱干燥12 h，即得电极片。电化学性能测试在三电极体系下进行，Ag/AgCl为参比电极，Pt丝为对电极，以1 M的硫酸钠溶液为电解液，在0~ 0.9 V电压范围内进行循环伏安测试，单电极电容计算公式如下:
式中：C为单电极比容量，单位为F/g；Q为电量，单位为库伦；m为电极活性物质质量，单位为g；△E为扫描的电位宽度，单位为V。
图1中的1曲线为本实例所制得样品的XRD图；
图2为本实例所制得样品的扫描电镜图。
图 3中的1曲线为本实例所制得样品的氮气吸附、脱附等温曲线图和孔径分布图。
图4为本实施例所制得样品制备所得电极在1M硫酸钠电解液中不同充放电速率下（2mV/s、10mV/s、50mV/s和100mV/s）的循环伏安曲线（1）和2 A/g充放电速率下的循环寿命（2）。
表 1中的1为本实施例所制得样品的比表面积、孔径分布及比电容值。
根据上述分析和计算，本实施例所得样品为Mn3O4( JCPDS card: 24-0734)，其微观结构与形貌为纳米片自组装形成的三维网络状多孔结构，宏观尺度是无规则的多孔块体。且该样品具有较高比表面积，具体如表1所示。因此，作为超级电容器电极材料，该样品表现出良好的电化学性能：比电容值为210 F/g，倍率性能为66.6 %（50 mV/s），电容保持率可达101.2 %（2 A/g充放电速率下循环2000次）。
实施例2
室温下，将200 mL浓度为0.0041 mol/L的甘露醇水溶液与40 mL浓度为0.187mol/L的高锰酸钾水溶液混合；
其余步骤内容与实施例1相同。
图1中的2曲线为本实例所得样品的XRD图谱。
图3中的2曲线为本实例所制得样品的氮气吸附、脱附等温曲线图和孔径分布图；
表 1中的2为本实例所制得样品的比表面积，孔径和比电容值。
经上述分析和计算，得知本实施例所得样品的形貌和结构与实施例1基本一致，差异之处在于本实施例所得样品的比表面积和孔径分别为128 m2/g和 19.3 nm。作为超级电容器电极材料：其比电容值为215 F/g，倍率性能为66.2 %（50 mV/s），电容保持率可达101.4 %（2 A/g充放电速率下循环2000次）。因此，该样品具有良好的电化学性能。
实施例3
室温下，将200 mL浓度为0.0049 mol/L的甘露醇水溶液与40 mL浓度为0.187mol/L的高锰酸钾水溶液混合；
其余步骤内容与实施例1相同。
图1中的3曲线为本实例所得样品的XRD图谱。
图3中的3曲线为本实例所制得样品的氮气吸附、脱附等温曲线图和孔径分布图；
表 1中的3为本实例所制得样品的比表面积，孔径和比电容值。
经上述分析和计算，得知本实施例所得样品的形貌和结构与实施例1基本一致，差异之处在于本实施例所得样品的比表面积和孔径分别为112 m2/g和 22.2 nm。作为超级电容器电极材料：其比电容值为211 F/g，倍率性能为67.1 %（50 mV/s），电容保持率可达100.2 %（2 A/g充放电速率下2000次）。因此，该样品具有良好的电化学性能。
实施例4
室温下，将200 mL浓度为0.0068 mol/L的甘露醇水溶液与40 mL浓度为0.187mol/L的高锰酸钾水溶液混合；
其余步骤内容与实施例1相同。
图1中的4曲线为本实例所得样品的XRD图谱。
图3中的4曲线为本实例所制得样品的氮气吸附和脱附等温曲线图；
表 1中的4为本实例所制得样品的比表面积，孔径和单电极电容性能。
经上述分析和计算，得知本实施例所得样品的形貌和结构与实施例1基本一致，差异之处在于本实施例所得样品的比表面积和孔径分别为111 m2/g和 20.6 nm。作为超级电容器电极材料：其比电容值为208 F/g，倍率性能为66.3 %（50 mV/s），电容保持率可达100.2 %（2 A/g充放电速率下2000次）。因此，该样品表现出良好的电化学性能。
实施例5
室温下，将200 mL浓度为0.0375 mol/L的甘露醇水溶液与40 mL浓度为0.187mol/L的高锰酸钾水溶液混合；
其余步骤内容与实施例1相同。
图1中的5曲线为本实例所得样品的XRD图谱。
图3中的5曲线为本实例所制得样品的氮气吸附和脱附等温曲线图；
表 1中的5为本实例所制得样品的比表面积，孔径和单电极电容性能。
经上述分析和计算，得知本实施例所得样品的形貌和结构与实施例1基本一致，差异之处在于本实施例所得样品的比表面积和孔径分别为347 m2/g和 5.6 nm。作为超级电容器电极材料：其比电容值为185 F/g，倍率性能为60 %（50 mV/s），电容保持率可达99.5 %（2 A/g充放电速率下2000次）。因此，该样品表现出良好的电化学性能。
实施例6
边搅拌边加入1.9 mL摩尔浓度为1.48 mol/L的硼氢化钾水溶液，超声一段时间（0.2~3 h），反应结束；
其余步骤内容与实施例1相同。
其余内容如实例1中同样的方法实施。
图1中的6曲线为本实例所得样品的XRD图谱。
图3中的6曲线为本实例所制得样品的氮气吸附、脱附等温曲线图和孔径分布图；
表 1中的6为本实例所制得样品的比表面积、孔径和比电容值。
经上述分析和计算，得知本实施例所得样品的形貌和结构与实施例1基本一致，差异之处在于本实施例所得样品的比表面积和孔径分别为174 m2/g和 7.8 nm。作为超级电容器电极材料：其比电容值为245 F/g，倍率性能为62.2 %（50 mV/s），电容保持率可达101.8 %（2 A/g充放电速率下循环2000次）。因此，该样品表现出良好的电化学性能。
实施例7
边搅拌边加入3.8 mL摩尔浓度为1.48 mol/L的硼氢化钠水溶液，超声一段时间（0.2~3 h），反应结束；
其余步骤内容与实施例1相同。
图1中的7曲线为本实例所得样品的XRD图谱。
图3中的7曲线为本实例所制得样品的氮气吸附、脱附等温曲线图和孔径分布图；
表 1中的7为本实例所制得样品的比表面积，孔径和比电容值。
经上述分析和计算，得知本实施例所得样品的形貌和结构与实施例1基本一致，差异之处在于本实施例所得样品的比表面积和孔径分别为123 m2/g和 11.3 nm。作为超级电容器电极材料：其比电容值为195 F/g，倍率性能为62.7 %（50 mV/s），电容保持率可达99.8%（2 A/g充放电速率下循环2000次）。因此，该样品表现出良好的电化学性能。
Claims (4)
1.一种介孔四氧化三锰，其特征在于，其形貌为无规则的类海绵或蜂窝状的多孔块体，其孔结构由纳米片铰链编制形成类3D网络结构，且其比表面积和孔径分布可以调控：比表面积100～350m2/g，孔径大小5～25nm。
2.一种权利要求1所述介孔四氧化三锰的制备方法，其特征在于具有如下的步骤和工艺过程：
a)分别配制高锰酸钾水溶液和甘露醇水溶液；其中甘露醇与高锰酸钾的摩尔比为0.1～1；甘露醇和高锰酸钾水溶液的浓度分别为0.0050～0.015mol/L和0.1～0.4mol/L；
b)在室温下将上述配制好的溶液混合，搅拌至反应溶液的紫色消失；
c)在室温下，将还原剂加入上述溶液中，搅拌一段时间；其中还原剂加入量按质量比计算，即还原剂：高锰酸钾为0.2～5的比例；搅拌时间为0.2～3h；
d)过滤，去离子水、酒精洗涤，并烘干，即得到三维介孔四氧化三锰。
3.根据权利要求2所述介孔四氧化三锰的制备方法，其特征在于：步骤b)和c)中的搅拌方式为磁力搅拌或机械搅拌或超声波分散。
4.根据权利要求2所述介孔四氧化三锰的制备方法，其特征在于：步骤c)中还原剂为水合肼，或硼氢化钾，或硼氢化钠。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610470544.3A CN105883925B (zh) | 2016-06-25 | 2016-06-25 | 一种介孔四氧化三锰及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610470544.3A CN105883925B (zh) | 2016-06-25 | 2016-06-25 | 一种介孔四氧化三锰及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105883925A CN105883925A (zh) | 2016-08-24 |
| CN105883925B true CN105883925B (zh) | 2019-02-01 |
Family
ID=56718169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610470544.3A Active CN105883925B (zh) | 2016-06-25 | 2016-06-25 | 一种介孔四氧化三锰及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105883925B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109950529A (zh) * | 2017-12-21 | 2019-06-28 | 北京金羽新能科技有限公司 | 一种水系离子电池正极材料及其制备方法 |
| CN111533171B (zh) * | 2020-04-07 | 2022-07-22 | 华侨大学 | 一种简单煅烧法制备多孔MnO2的方法 |
| CN111714636B (zh) * | 2020-07-23 | 2023-08-18 | 重庆师范大学 | 一种光动力和光热协同杀菌的片状四氧化三锰纳米材料及其制备方法 |
| CN114634206B (zh) * | 2020-12-16 | 2023-11-17 | 中国计量大学 | 一种四氧化三锰的制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103011295A (zh) * | 2012-12-17 | 2013-04-03 | 攀枝花市立宇矿业有限公司 | 还原制备四氧化三锰的方法 |
| CN104319108A (zh) * | 2014-10-22 | 2015-01-28 | 上海应用技术学院 | 一种石墨烯/四氧化三锰复合电极材料的制备方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101597085B (zh) * | 2009-07-14 | 2011-07-20 | 河北工业大学 | 介孔氧化锰纳米颗粒及其制备方法 |
| CN103341357B (zh) * | 2013-07-08 | 2015-04-01 | 济南大学 | 多孔四氧化三锰催化剂、四氧化三锰-氧化锌复合催化剂及其制备方法和应用 |
| CN103771406B (zh) * | 2014-01-22 | 2015-09-09 | 中国工程物理研究院化工材料研究所 | 石墨烯/四氧化三锰纳米复合材料的制备方法 |
-
2016
- 2016-06-25 CN CN201610470544.3A patent/CN105883925B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103011295A (zh) * | 2012-12-17 | 2013-04-03 | 攀枝花市立宇矿业有限公司 | 还原制备四氧化三锰的方法 |
| CN104319108A (zh) * | 2014-10-22 | 2015-01-28 | 上海应用技术学院 | 一种石墨烯/四氧化三锰复合电极材料的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105883925A (zh) | 2016-08-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Nanostructured CuO directly grown on copper foam and their supercapacitance performance | |
| Du et al. | Uniform MnCo 2 O 4.5 porous nanowires and quasi-cubes for hybrid supercapacitors with excellent electrochemical performances | |
| CN102107909B (zh) | 一种介孔纳米二氧化锰的制备方法 | |
| CN106024416B (zh) | 氮掺杂棒状的氧化钛/二维层状碳化钛纳米复合电极材料及其制备和应用 | |
| CN105788875B (zh) | 四氧化三钴纳米线/还原氧化石墨烯水凝胶复合材料及其制备和应用 | |
| CN109360740B (zh) | 一种二维氮掺杂多孔碳纳米片及其制备方法 | |
| CN109148903A (zh) | 3d海胆球状碳基镍钴双金属氧化物复合材料的制备方法 | |
| CN105883925B (zh) | 一种介孔四氧化三锰及其制备方法 | |
| CN111634954B (zh) | 铁改性的自组装花球结构的钴铁氧化物及其制备与应用 | |
| CN107758750A (zh) | 一种水热法制备不同形貌的氢氧化镍纳米片的方法 | |
| CN107680821A (zh) | 一种双金属氢氧化物@钼酸镍@石墨烯纳米复合材料、制备方法及其应用 | |
| CN106449167B (zh) | 一种简单快速提高MnO2基超级电容器比容量的方法 | |
| CN108855112A (zh) | 具有高比表面积的钙钛矿析氧催化剂及其制备方法 | |
| CN107221458B (zh) | 镍配合物为前躯体的掺碳氧化镍复合电极材料及其制备方法 | |
| CN111689523B (zh) | 金属铬掺杂δ-MnO2纳米片的制备方法 | |
| CN102969164B (zh) | 钴-铋复合氧化物的制备及其在制备超级电容器电极中的应用 | |
| CN108031427A (zh) | 一种利用微撞击流反应器制备钴酸镍/石墨烯复合材料的工艺与应用 | |
| CN109786126A (zh) | 一种水系高电压电极材料的制备方法及应用 | |
| CN106006763A (zh) | 一种钴酸镍纳米晶组装体的制备方法 | |
| Zhang et al. | Microwave-assisted synthesis of 3D flowerlike α-Ni (OH) 2 nanostructures for supercapacitor application | |
| CN102709060A (zh) | 超级电容器用高性能氧化镍钴复合纳米线薄膜 | |
| CN106531448A (zh) | 一种活性炭/钴酸镍纳米线复合电极材料及其制备方法 | |
| Chen et al. | A novel two-step approach to fabricating nanofibrous nickel cobaltite for high performance supercapacitors | |
| CN105314688B (zh) | 一种氧化镍纳米片的制备方法及其应用 | |
| CN106486297A (zh) | 一种超级电容器电极材料NiCo2O4/活性炭的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |