CN107445208A - 一种三维二氧化锰气凝胶的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于催化剂制备领域，涉及一种三维二氧化锰气凝胶的制备方法。本发明提供一种三维二氧化锰气凝胶，所述二氧化锰气凝胶中掺杂有银元素，其化学成分符合化学通式：Ag‑MnO2，其中，所述银元素添加量以银掺杂二氧化锰气凝胶的总质量计，其所占质量百分比为大于0且小于等于50%。发明还进一步提供一种三维二氧化锰气凝胶的制备方法。本发明提供的一种三维二氧化锰气凝胶的制备方法，制备获得的二氧化锰气凝胶，具有没有锰前驱体和有机修饰分子残留、机械强度高，比表面积大，导电性好，制备方法简单，易于放大实验从而制备体积更大的气凝胶，电催化活性高等优点。
Description
技术领域
本发明属于催化剂制备领域，涉及一种三维二氧化锰气凝胶的制备方法。
背景技术
气凝胶由于其独特的纳米多孔结构使其在光学、力学等具有独特的优势，如高孔隙率、高比表面积、低密度、强吸附性能等。随着研究的深入，气凝胶的潜在价值逐渐被人发掘，目前应用在主要热学、催化和电子领域，可作为隔热材料、锂电池、催化剂及催化剂载体等。
传统的气凝胶制备方法为溶胶-凝胶法和模板导向法。溶胶-凝胶法可以批量合成，但不宜控制；模板导向法可以生成有序结构，但是过度依赖模板的结构，不能大量制备。
二氧化锰是一种过渡金属氧化物，在各种过渡金属氧化物中，二氧化锰资源广泛，价格低廉，环境友善，具有多种氧化态，被广泛用作电池电极材料和氧化催化材料。研究表明，二氧化锰的形貌、比表面积、晶型结构对其电化学及催化性能十分重要。据Li等报道α相氧化锰具有更加优异的电化学性能(ChemCatChem 2015,7,1848-1856.)。因此研究如何控制二氧化锰的形貌、晶型结构等结构特性与物化性能之间的关系对于提升二氧化锰的电化学和催化性能具有十分重要的意义。
目前对于二氧化锰气凝胶的制备主要采用先制备二氧化锰湿凝胶，然后通过超临界干燥工艺制备气凝胶。文建国等以高锰酸钾和反丁烯二酸为原料，采用溶胶-凝胶法和超临界干燥法制备二氧化锰气凝胶(无机材料学报，2009，24，521)。Sung等采用一维纳米线溶液浓缩法和超临界干燥法制备二氧化锰气凝胶(Sci.Rep.2012，2，849)。随后又通过二氧化锰纳米线交联形成湿凝胶和超临界干燥法制备二氧化锰气凝胶。专利(201510643709.8)通过冰模板法制备δ-MnO2二氧化锰纳米片气凝胶。以上方法所制备的气凝胶存在锰前驱体和有机修饰分子残留、二氧化锰晶型无法控制、制备方法复杂、无法放大生产等缺点限制了二氧化锰气凝胶的广泛应用。因此，期待一种更加环保、成本低廉、操作简单、易于放大生产和可以控制晶型结构的二氧化锰气凝胶制备方法。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种三维二氧化锰气凝胶的制备方法，用于解决现有技术中存在的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种三维二氧化锰气凝胶，所述二氧化锰气凝胶中掺杂有银元素，其化学成分符合化学通式：Ag-MnO2，其中，所述银(Ag)元素添加量以银掺杂二氧化锰气凝胶(Ag-MnO2)的总质量计，其所占质量百分比为大于0且小于等于50％(0＜Ag≤50％)。
上述化学通式Ag-MnO2中，MnO2的元素右下标数字代表各对应元素的摩尔比例关系。
优选地，所述银(Ag)元素添加量以银掺杂二氧化锰气凝胶(Ag-MnO2)的总质量计，其所占质量百分比为5-20％(5％≤Ag≤20％)。
优选地，所述Ag-MnO2的微观结构为三纳米线。所述纳米线的长度可到几十微米。所述纳米线构成气凝胶。Ag均匀分散在二氧化锰纳米线中。所述Ag-MnO2具体晶相结构为α相。所述α相的晶相结构为PDF 44-1396晶相结构。所述二氧化锰气凝胶呈三维立体结构。
本发明第二方面提供一种三维二氧化锰气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
1)取锰前驱体、氧化剂、助剂溶于水后，配成溶液A；
2)将溶液A第一次搅拌至澄清后，加入催化相，进行第二次搅拌后配成溶液B；
3)将溶液B进行水热反应，获得固体C；
4)将固体C冷冻干燥后，即得所述二氧化锰气凝胶。
所述前驱体是指目标产物的雏形样品，即在经过某些步骤就可实现目标产物的前级产物。
优选地，步骤1)中，所述锰前驱体为化合价为正二价的锰(Mn2+)盐。
更优选地，所述Mn2+盐选自硝酸锰(Ⅱ)Mn(NO3)2、硫酸锰(Ⅱ)MnSO4、醋酸锰(Ⅱ)Mn(CH3COO)2中的一种。进一步优选地，所述Mn2+盐为硫酸锰(Ⅱ)。
优选地，步骤1)中，所述水为超纯水。
优选地，步骤1)中，所述水使用的体积为反应器体积的65-75％。更优选地，所述水使用的体积为反应器体积的70％。所述反应器为水热釜。
优选地，步骤1)中，所述氧化剂为过硫酸铵(NH4)2S2O8。
优选地，步骤1)中，所述助剂为硫酸铵(NH4)2SO4。所述助剂能够控制结构单元的尺寸。
优选地，步骤1)中，所述锰前驱体、氧化剂、助剂加入的摩尔比为1：1-10：3-10。更优选地，所述锰前驱体、氧化剂、助剂加入的摩尔比为1：1-4：4-6。所述锰前驱体、氧化剂、助剂可以根据所需进行调节配比。以得到不同性质的产物。
优选地，步骤2)中，所述第一次搅拌时间为10-20min。更优选地，所述第一次搅拌时间为15min。
优选地，步骤2)中，所述催化相为银(Ag)前驱体。所述催化相能够加速反应。
更优选地，所述银前驱体为单质银(Ag)或含银化合物。所述银(Ag)前驱体的可以以不同的形式或价态进行加入。所述不同的形式为化合物或单质。
进一步优选地，所述单质银为Ag片。
进一步优选地，所述含银化合物为含化合价为正一价银(Ag+)的化合物。
最优选地，所述含化合价为正一价银(Ag+)的化合物选自一氧化银(AgO)，过氧化银(Ag2O2)，硝酸银(AgNO3)，硫酸银(Ag2SO4)中的一种。
优选地，步骤2)中，所述催化相的添加量，按银(Ag)元素添加量在Ag-MnO2中所占质量百分比为大于0且小于等于50％(0＜Ag≤50％)计，通过Ag-MnO2中Ag元素与催化相中Ag元素之间的摩尔比为1：1，换算获得。所述催化相可以根据需要进行添加，以制备不同特征的Ag-MnO2纳米线，从而进一步获得不同机械强度的Ag-MnO2气凝胶。
更优选地，所述催化相的添加量，按银(Ag)元素添加量在Ag-MnO2中所占质量百分比为5-20％(5％≤Ag≤20％)计，通过Ag-MnO2中Ag元素与催化相中Ag元素之间的摩尔比为1：1，换算获得。
具体计算时，根据银掺杂二氧化锰气凝胶(Ag-MnO2)产物中Ag元素添加量的质量百分比，获得产物中MnO2的质量百分比，通过MnO2中的摩尔比例关系，分别计算获得各元素所占的质量百分比，再将其折算为摩尔量，分别计算获得所需的锰前驱体、氧化剂、助剂、催化相的量。所述锰前驱体中锰元素与Ag-MnO2产物中锰元素之间的摩尔比为1：1。所述催化相中银元素与Ag-MnO2产物中银元素之间的摩尔比为1：1。
优选地，步骤2)中，所述第二次搅拌时间为10-30min。
优选地，步骤2)中，所述第二次搅拌的速率为100-3000r/min。所述第二次搅拌为剧烈搅拌。
优选地，步骤1)或2)中，反应在常温下进行。所述常温为20-25℃。
优选地，步骤3)中，所述溶液B在封装后进行水热反应。所述封装是指将装有溶液B的反应器放入不锈钢罩内密封。
优选地，步骤3)中，所述水热反应条件为：反应温度：80-250℃；反应时间：1-48h。
更优选地，所述水热反应条件为：反应温度：80-250℃；反应时间：12-24h。
优选地，步骤4)中，所述固体C在进行冷冻干燥前，要进行洗涤至中性。所述固体C为块状固体。所述洗涤至中性是将固体C浸泡在去离子水中，不断换水，至PH＝7。上述洗涤过程为具体的水热反应过程(温度和时间)以及水热产物的处理方式。
优选地，步骤4)中，所述冷冻干燥条件为：冷冻干燥前样品需在-80±5℃的冰箱中冷冻4h以上，然后置入冷冻干燥剂中，冷阱温度-50±5℃，真空度为-101±5kPa，冷冻时间48±6h。所述冷冻干燥剂为去离子水或超纯水。
更优选地，所述冷冻干燥条件为：冷冻干燥前样品需在-80℃的冰箱中冷冻4h，然后置入冷冻干燥剂中，冷阱温度-50℃，真空度为-101kPa，冷冻时间48h。
上述制备方法可以根据需要进行放大。
本发明第三方面提供一种三维二氧化锰气凝胶作为催化剂在电化学反应中的应用。
优选地，所述电化学反应为电解水阳极析氧反应或燃料电池阴极析氧还原反应。
如上所述，本发明的一种三维二氧化锰气凝胶的制备方法，采用Ag催化原位水热反应法制备，二氧化锰纳米线，同时在反应过程中加入催化剂来加速反应的进行，从而促进纳米线的增长，增强其相互交联，之后通过冷冻干燥方式来制备无机纳米线气凝胶，最终获得具有三维立体结构的二氧化锰气凝胶。该种二氧化锰气凝胶在制备过程中不引入其他杂离子，能够控制二氧化锰的晶型和保证晶型完整；反应过程中加入Ag催化相，不仅大大促进纳米线的生产，也改善了二氧化锰本身导电性差等缺点，大大有利于二氧化锰的电催化性能提升。该种二氧化锰气凝胶具有没有锰前驱体和有机修饰分子残留、机械强度高，比表面积大，导电性好，制备方法简单，易于放大实验从而制备体积更大的气凝胶，电催化活性高等优点。
附图说明
图1显示为本发明制备的二氧化锰气凝胶的X射线衍射图谱。
图2显示为本发明中不加入Ag催化制备的二氧化锰纳米线粉末和Ag催化制备的二氧化锰气凝胶以及放大实验制备的气凝胶的光学照片。
图3显示为本发明中Ag催化制备的二氧化锰纳米线的扫描电子显微镜照片3a、3b，其中，图3a为Ag-MnO2纳米线的低分辨率SEM照片，图3b为Ag-MnO2纳米线的高分辨率SEM照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置；所有压力值和范围都是指相对压力。本发明中使用的试剂均为常规试剂，均可在市场上购买获得。
此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1
在100mL容量的水热釜内衬中加入二氧化锰纳米线的配方：即加入3.38g硫酸锰(Ⅱ)、4.69g过硫酸铵和10.58g硫酸铵后，加入70mL的超纯水溶解，配成溶液A，硫酸锰(Ⅱ)：过硫酸铵：硫酸铵的摩尔比为1：1：4。将溶液A搅拌15min至澄清后，加入0.03g硝酸银，剧烈搅拌后配成溶液B，溶液B为黑色悬浊液。将溶液B所在的水热釜封装后，放置于烘箱中在140℃反应14h，进行水热反应，获得块状固体C。待水热釜冷却至室温后，将固体C从水热釜中取出置入去离子水中浸泡，期间不断换水，待PH＝7时，进行冷冻干燥，得到1.75g气凝胶样品1#，将气凝胶样品1#密封保存后待用。密封保存有利于防止样品暴漏于空气中吸收大量水分。其中，AgNO3的添加量，按Ag元素添加量在气凝胶样品1#中所占质量百分比为1wt％计，通过气凝胶样品1#中Ag元素与AgNO3中Ag元素之间的摩尔比为1：1，换算获得。
气凝胶样品1#的XRD衍射图谱见图1，由图1可知，掺杂Ag后所得的气凝胶仍然保持α相。
实施例2
在100mL容量的水热釜内衬中加入二氧化锰纳米线的配方：即加入3.38g硫酸锰(Ⅱ)、4.69g过硫酸铵和10.58g硫酸铵后，加入70mL的超纯水溶解，配成溶液A，硫酸锰(Ⅱ)：过硫酸铵：硫酸铵的摩尔比为1：1：4。将溶液A搅拌15min至澄清后，加入0.305g AgNO3，剧烈搅拌后配成溶液B，溶液B为黑色悬浊液。将溶液B所在的水热釜封装后，放置于烘箱中在140℃反应14h，进行水热反应，获得块状固体C。待水热釜冷却至室温后，将固体C从水热釜中取出置入去离子水中浸泡，期间不断换水，待PH＝7时，进行冷冻干燥，得到1.91g气凝胶样品2#，将气凝胶样品2#密封保存后待用。密封保存有利于防止样品暴漏于空气中吸收大量水分。其中，AgNO3的添加量，按Ag元素添加量在气凝胶样品2#中所占质量百分比为10wt％计，通过气凝胶样品2#中Ag元素与AgNO3中Ag元素之间的摩尔比为1：1，换算获得。
气凝胶样品2#的XRD衍射图谱见图1，由图1可知，掺杂Ag后所得的气凝胶仍然保持α相。
制备的气凝胶光学照片见图2，由图2可知，说明本方法在传统的的水热反应中加入Ag可以得到具有一定机械强度的气凝胶，并且此方法易于放大实验。
气凝胶样品2#的扫描电子显微镜照片见图3，由图3可知，气凝胶是有纳米球相互作用构建起的三维立体结构，纳米球是由纳米线相互交联构建起来的。
实施例3
在100mL容量的水热釜内衬中加入二氧化锰纳米线的配方：即加入3.38g硫酸锰(Ⅱ)、4.69g过硫酸铵和10.58g硫酸铵后，加入70mL的超纯水溶解，配成溶液A，硫酸锰(Ⅱ)：过硫酸铵：硫酸铵的摩尔比为1：1：4。将溶液A搅拌15min至澄清后，加入0.68g AgNO3，剧烈搅拌后配成溶液B，溶液B为黑色悬浊液。将溶液B所在的水热釜封装后，放置于烘箱中在140℃反应14h，进行水热反应，获得块状固体C。待水热釜冷却至室温后，将固体C从水热釜中取出置入去离子水中浸泡，期间不断换水，待PH＝7时，进行冷冻干燥，得到2.1g气凝胶样品3#，将气凝胶样品3#密封保存后待用。密封保存有利于防止样品暴漏于空气中吸收大量水分。其中，AgNO3的添加量，按Ag元素添加量在气凝胶样品3#中所占质量百分比为20wt％计，通过气凝胶样品3#中Ag元素与AgNO3中Ag元素之间的摩尔比为1：1，换算获得。
实施例4
在100mL容量的水热釜内衬中加入二氧化锰纳米线的配方：即加入3.38g硫酸锰(Ⅱ)、4.69g过硫酸铵和10.58g硫酸铵后，加入70mL的超纯水溶解，配成溶液A，硫酸锰(Ⅱ)：过硫酸铵：硫酸铵的摩尔比为1：1：4。将溶液A搅拌15min至澄清后，加入1.17g AgNO3，剧烈搅拌后配成溶液B，溶液B为黑色悬浊液。将溶液B所在的水热釜封装后，放置于烘箱中在140℃反应14h，进行水热反应，获得块状固体C。待水热釜冷却至室温后，将固体C从水热釜中取出置入去离子水中浸泡，期间不断换水，待PH＝7时，进行冷冻干燥，得到2.3g气凝胶样品4#，将气凝胶样品4#密封保存后待用。密封保存有利于防止样品暴漏于空气中吸收大量水分。其中，AgNO3的添加量，按Ag元素添加量在气凝胶样品4#中所占质量百分比为30wt％计，通过气凝胶样品4#中Ag元素与AgNO3中Ag元素之间的摩尔比为1：1，换算获得。
实施例5
在100mL容量的水热釜内衬中加入二氧化锰纳米线的配方：即加入3.38g硫酸锰(Ⅱ)、4.69g过硫酸铵和10.58g硫酸铵后，加入70mL的超纯水溶解，配成溶液A，硫酸锰(Ⅱ)：过硫酸铵：硫酸铵的摩尔比为1：1：4。将溶液A搅拌15min至澄清后，加入2.74g AgNO3，剧烈搅拌后配成溶液B，溶液B为黑色悬浊液。将溶液B所在的水热釜封装后，放置于烘箱中在140℃反应14h，进行水热反应，获得块状固体C。待水热釜冷却至室温后，将固体C从水热釜中取出置入去离子水中浸泡，期间不断换水，待PH＝7时，进行冷冻干燥，得到2.6g气凝胶样品5#，将气凝胶样品5#密封保存后待用。密封保存有利于防止样品暴漏于空气中吸收大量水分。其中，AgNO3的添加量，按Ag元素添加量在气凝胶样品5#中所占质量百分比为50wt％计，通过气凝胶样品5#中Ag元素与AgNO3中Ag元素之间的摩尔比为1：1，换算获得。
对比例1
在100mL容量的水热釜内衬中加入二氧化锰纳米线的配方：即加入3.38g硫酸锰(Ⅱ)、4.69g过硫酸铵和10.58g硫酸铵后，加入70mL的超纯水溶解，配成溶液A，硫酸锰(Ⅱ)：过硫酸铵：硫酸铵的摩尔比为1：1：4。将溶液A搅拌15min至澄清。将溶液A所在的水热釜封装后，放置于烘箱中在140℃反应14h，进行水热反应，获得块状固体。待水热釜冷却至室温后，将固体从水热釜中取出置入去离子水中浸泡，期间不断换水，待PH＝7时，进行冷冻干燥，得到1.7g气凝胶样品1*，将气凝胶样品1*密封保存后待用。密封保存有利于防止样品暴漏于空气中吸收大量水分。
比较实施例1-5、对比例1中添加不同用量的Ag后制备获得的气凝胶样品1-5#、1*，结合图1-2，其性能指标数据见表1。由图1-2可知，加入Ag后能够得到具有一定机械强度的气凝胶并仍然保持α相。由表1可知，所得气凝胶的比表面积，机械强度和导电性并非随着Ag的添加量的增加而增加，并在10％条件下具有最优值。
表1
| 样品 | Ag添加量(wt％) | 比表面积(m2/g) | 杨氏模量(kPa) | 导电性(Ω/sq) |
| 样品1# | 1 | 95.0 | 20 | 20100 |
| 样品2# | 10 | 124.7 | 375 | 475 |
| 样品3# | 20 | 110.2 | 270 | 952 |
| 样品4# | 30 | 108.4 | 200 | 1200 |
| 样品5# | 50 | 105.3 | 190 | 1300 |
| 样品1* | 0 | 94.3 | -- | 23400 |
实施例6
在2L容量的水热釜内衬中加入二氧化锰纳米线的配方：即加入66.56g硫酸锰(Ⅱ)、93.8g过硫酸铵和211.60g硫酸铵后，加入1.4L的超纯水溶解，配成溶液A，硫酸锰(Ⅱ)：过硫酸铵：硫酸铵的摩尔比为1：1：4。将溶液A搅拌15min至澄清后，加入6.10g AgNO3，剧烈搅拌后配成溶液B，溶液B为黑色悬浊液。将溶液B所在的水热釜封装后，放置于烘箱中在140℃反应14h，进行水热反应，获得块状固体C。待水热釜冷却至室温后，将固体C从水热釜中取出置入去离子水中浸泡，期间不断换水，待PH＝7时，进行冷冻干燥，得到38.6g气凝胶样品6#，将气凝胶样品6#密封保存后待用。密封保存有利于防止样品暴漏于空气中吸收大量水分。其中，AgNO3的添加量，按Ag元素添加量在气凝胶样品6#中所占质量百分比为10wt％计，通过气凝胶样品6#中Ag元素与AgNO3中Ag元素之间的摩尔比为1：1，换算获得。
制备的气凝胶光学照片见图2，由图2可知，与不加Ag制备的MnO2对比例1相比，加入Ag能够得到具有一定机械强度的气凝胶，与实验例1-2相比，将实验放大20倍后仍能够得到具有一定机械强度的气凝胶，说明本气凝胶制备方法易于放大。
实施例7
在100mL容量的水热釜内衬中加入二氧化锰纳米线的配方：即加入3.38g硝酸锰(Ⅱ)、45.64g过硫酸铵和7.94g硫酸铵后，加入70mL的超纯水溶解，配成溶液A，硝酸锰(Ⅱ)：过硫酸铵：硫酸铵的摩尔比为1：10：3。。将溶液A搅拌15min至澄清后，加入0.28g硫酸银，剧烈搅拌后配成溶液B，溶液B为黑色悬浊液。将溶液B所在的水热釜封装后，放置于烘箱中在80℃反应24h，进行水热反应，获得块状固体C。待水热釜冷却至室温后，将固体C从水热釜中取出置入去离子水中浸泡，期间不断换水，待PH＝7时，进行冷冻干燥，得到1.91g气凝胶样品7#，将气凝胶样品7#密封保存后待用。密封保存有利于防止样品暴漏于空气中吸收大量水分。其中，Ag2SO4的添加量，按Ag元素添加量在气凝胶样品7#中所占质量百分比为10wt％计，通过气凝胶样品7#中Ag元素与Ag2SO4中Ag元素之间的摩尔比为1：1，换算获得。
实施例8
在100mL容量的水热釜内衬中加入二氧化锰纳米线的配方：即加入3.38g醋酸锰(Ⅱ)、22.82g过硫酸铵和26.47g硫酸铵后，加入70mL的超纯水溶解，配成溶液A，醋酸锰(Ⅱ)：过硫酸铵：硫酸铵的摩尔比比为1：5：10。。将溶液A搅拌15min至澄清后，加入0.22g过氧化银，剧烈搅拌后配成溶液B，溶液B为黑色悬浊液。将溶液B所在的水热釜封装后，放置于烘箱中在250℃反应12h，进行水热反应，获得块状固体C。待水热釜冷却至室温后，将固体C从水热釜中取出置入去离子水中浸泡，期间不断换水，待PH＝7时，进行冷冻干燥，得到1.91g气凝胶样品8#，将气凝胶样品8#密封保存后待用。密封保存有利于防止样品暴漏于空气中吸收大量水分。其中，Ag2O2的添加量，按Ag元素添加量在气凝胶样品8#中所占质量百分比为10wt％计，通过气凝胶样品8#中Ag元素与Ag2O2中Ag元素之间的摩尔比为1：1，换算获得。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种二氧化锰气凝胶，其特征在于，所述二氧化锰气凝胶中掺杂有银元素，其化学成分符合化学通式：Ag-MnO2，其中，所述银元素添加量以Ag-MnO2的总质量计，其所占质量百分比为大于0且小于等于50％。
2.根据权利要求1所述的二氧化锰气凝胶，其特征在于，所述银元素添加量以Ag-MnO2总质量计，其所占质量百分比为5-20％。
3.一种二氧化锰气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)取锰前驱体、氧化剂、助剂溶于水后，配成溶液A；
2)将溶液A第一次搅拌至澄清后，加入催化相，进行第二次搅拌后配成溶液B；
3)将溶液B进行水热反应，获得固体C；
4)将固体C冷冻干燥后，即得所述二氧化锰气凝胶。
4.根据权利要求1所述的二氧化锰气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述锰前驱体为化合价为正二价的锰盐；所述水为超纯水；所述氧化剂为过硫酸铵；所述助剂为硫酸铵。
5.根据权利要求1所述的二氧化锰气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述锰前驱体、氧化剂、助剂加入的摩尔比为1：1-10：3-10。
6.根据权利要求1所述的二氧化锰气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述催化相为银前驱体。
7.根据权利要求1所述的二氧化锰气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述溶液B在封装后进行水热反应；所述水热反应条件为：反应温度：80-250℃；反应时间：1-48h。
8.根据权利要求1所述的二氧化锰气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤4)中，所述冷冻干燥条件为：冷冻干燥前样品需在-85～-75℃的冰箱中冷冻4h以上，然后置入冷冻干燥剂中，冷阱温度-45～-55℃，真空度为-106～-96kPa，冷冻时间42-54h。
9.根据权利要求1-2任一所述的二氧化锰气凝胶作为催化剂在电化学反应中的用途。
10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，所述电化学反应为电解水阳极析氧反应或燃料电池阴极氧还原反应。
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