CN109192529A - 一种二氧化锰-还原氧化石墨烯复合材料的制备方法与应用 - Google Patents
一种二氧化锰-还原氧化石墨烯复合材料的制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109192529A CN109192529A CN201811065562.9A CN201811065562A CN109192529A CN 109192529 A CN109192529 A CN 109192529A CN 201811065562 A CN201811065562 A CN 201811065562A CN 109192529 A CN109192529 A CN 109192529A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- manganese dioxide
- composite material
- redox graphene
- preparation
- graphene composite
- 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.)
- Granted
Links
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 74
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 53
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 239000011572 manganese Substances 0.000 title claims abstract description 44
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 43
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 43
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 52
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 44
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 28
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 23
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 16
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 15
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims description 14
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 14
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 14
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 11
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 abstract description 5
- 241000446313 Lamella Species 0.000 abstract description 4
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 3
- FFGXGLUAKPOPEJ-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[Mn+2].[C+4] Chemical compound [O-2].[O-2].[Mn+2].[C+4] FFGXGLUAKPOPEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 27
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 14
- 206010001497 Agitation Diseases 0.000 description 13
- 244000061458 Solanum melongena Species 0.000 description 13
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 13
- -1 graphite Alkene Chemical class 0.000 description 13
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004087 circulation Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N divanadium pentaoxide Chemical compound O=[V](=O)O[V](=O)=O GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 239000000138 intercalating agent Substances 0.000 description 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 1
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L manganese oxide Inorganic materials [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002055 nanoplate Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N nickel(II) oxide Inorganic materials [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/24—Electrodes characterised by structural features of the materials making up or comprised in the electrodes, e.g. form, surface area or porosity; characterised by the structural features of powders or particles used therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/32—Carbon-based
- H01G11/36—Nanostructures, e.g. nanofibres, nanotubes or fullerenes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/46—Metal oxides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
- H01G11/86—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及了一种二氧化锰‑还原氧化石墨烯复合材料的制备方法及其在超级电容器电极材料中的应用。该方法制备过程中所需原料只包括高锰酸钾与氧化石墨烯，无需其他还原剂，采用溶液加热回流反应和后续退火的方法获得产物二氧化锰‑还原氧化石墨烯复合材料，具有操作流程简单、成本低、可控性好、可大量生产等优点。制备的复合材料中二氧化锰低晶纳米结构与还原氧化石墨烯片层连接紧密，结构稳定，克服了二氧化锰‑碳材料复合电极材料组分间结合不紧密，结构不稳定的问题，作为电极材料可以展示出良好的综合性能，尤其是长循环稳定性能优异。
Description
技术领域
本发明属于能源与新材料领域，具体涉及一种二氧化锰-还原氧化石墨烯复合材料的制备方法与应用。
背景技术
随着不可再生能源的日益枯竭和污染加剧，利用可再生的新型高效清洁能源对于减轻环境污染和促进人类的可持续发展至关重要。超级电容器作为一种具有发展潜力的新型储能器件受到研究者们的广泛关注。各种过渡金属氧化物 （如RuO2, NiO, V2O5, MnO2,Mn3O4等）基于快速可逆的氧化还原反应能力能提供较高的电容而常被用于超级电容器电极材料的构建，但它们大多面临循环寿命差的困扰。设计构建长循环稳定的电极材料对于改善超级电容器循环寿命，发挥全寿命周期的储能潜力具有重要意义。二氧化锰的理论比电容为1370 F g-1，可以在温和的中性电解液体系中使用且表现出不错的性能，对集流体和电池外壳腐蚀作用弱，具有来源广泛，价格低，环境友好，理论比电容高等优点，是一种性价比很高的电极材料。但其导电性差（10-5-10-6 S cm-1），形貌结构易破碎，作为电极材料时循环性能差。将过渡金属氧化物与导电性良好的物质复合制备混合材料是一种有效提升容量和稳定性的策略，对二氧化锰-石墨烯/碳纳米管/多孔碳复合材料的研究和改进一直在进行，但大部分被报道的复合材料都只能在前几千圈的充放电循环中保持较高的容量，继续循环后则容量明显降低。另外，目前常见的复合方法主要为水热法和静电共沉淀法，操作较为复杂，在能耗、污染和大规模制备等方面有明显的局限性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二氧化锰-还原氧化石墨烯复合材料的制备方法与应用。
本发明方法制备过程中，原料只包括高锰酸钾与氧化石墨烯，无需其他还原剂，采用溶液加热回流反应和后续退火的方法获得产物，具有操作流程简单、成本低、可控性好、可大量生产等优点。制备的复合材料中二氧化锰纳米结构与还原氧化石墨烯片层连接紧密，结构稳定，克服了二氧化锰-碳材料复合电极材料组分间结合不紧密，结构不稳定的问题，作为电极材料可以展示出良好的综合性能，尤其是长循环性能（在10 A g-1的大电流密度测试下恒流充放电20000次后仍保持100%的比容量）。
本发明提出的一种二氧化锰-还原氧化石墨烯复合材料的制备方法，具体步骤如下：
（1）：将氧化石墨烯分散液与高锰酸钾溶液混合均匀，得到混合溶液体系，所述混合溶液体系的pH值用氢氧化钠调节；加热回流，直到混合溶液中紫色完全消失后停止加热，将混合溶液冷却至室温；高锰酸钾用量为氧化石墨烯质量的1-3倍；
（2）：将步骤（1）中冷却后得到的混合溶液离心洗涤至中性，冻干，得到二氧化锰-氧化石墨烯复合物；
（3）：将步骤（2）中得到的二氧化锰-氧化石墨烯复合物固体粉末置于管式炉中，空气气氛中退火，即得到二氧化锰-还原氧化石墨烯复合材料。
本发明中，步骤(１)中控制混合溶液体系中pH值为10-12。
本发明中，步骤(１)加热回流温度为80℃。
本发明中，步骤(３)中退火温度为400℃，时间为1-2 h。
本发明提出的制备方法得到的二氧化锰-还原氧化石墨烯复合材料在超级电容器电极材料中的应用。
本发明中，步骤（1）中所述氧化石墨烯分散液的制备方法，具体步骤如下：将原料石墨加入插层剂（硫酸与高锰酸钾）中进行插层处理，得到石墨层间化合物；再将其加入膨胀剂（硫酸与双氧水）中进行膨胀处理，得到类石墨烯膨胀石墨；将类膨胀石墨震荡超声剥离得到氧化石墨烯分散液。
本发明的特点及有益效果是：
１，本发明操作条件温和，无需剪切、球磨、密闭高压水热等高能耗过程，耗能低且产物形貌可控。
２，本发明制备二氧化锰的过程只涉及高锰酸钾与氧化石墨烯，无需其他还原剂，用料简单，成本低，操作便利。
３，本发明制得复合材料中二氧化锰纳米片直立和平铺生长在还原氧化石墨烯片层上，分布均匀，形貌统一。二氧化锰纳米结构与还原氧化石墨烯片层接触紧密，以C-O-Mn共价键连接，保证了均匀形貌的稳固。
４，本发明制得的复合材料中二氧化锰呈现低结晶度，低结晶性的纳米结构相比高结晶度的材料，具有一定自适应性以承载充放电循环过程中产生的应力应变，使得电极材料能够展现出良好的循环稳定性。
５，本发明制得的复合材料中的二氧化锰纳米结构能够有效避免还原氧化石墨烯片层的堆叠，使得材料间存在利于电解液离子传输的层间孔隙；同时，多孔的还原氧化石墨烯网络结构提供了良好的导电通路，以上所述的协同作用使得复合电极材料在大倍率长循环测试中表现出良好的稳定性。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的实施方式一起用于解释本发明，但不构成对本发明的限制。
图1为二氧化锰-还原氧化石墨烯复合材料的X射线衍射谱图。
图2为二氧化锰-还原氧化石墨烯复合材料的（a）场发射扫描电镜和（b）透射电镜照片。
图3为二氧化锰-还原氧化石墨烯复合电极材料在10 A g-1下，20000次循环的容量保持率曲线，内部插图为循环不同阶段中的恒流充放电曲线。
图4为20000次循环后电极材料保持的形貌的透射电镜照片。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的具体实施方式进行详细的说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例1
(１)将300 mL浓度为3 mg mL-1 的氧化石墨烯分散液（预先用氢氧化钠将pH值调至11）与90 mL 浓度为20 mg mL-1 的高锰酸钾溶液混合均匀，80℃ 水浴磁力搅拌中加热回流5 h直到溶液中紫红色完全消失，冷却所得溶液。
(２)将步骤（1）中冷却后的混合溶液离心洗涤至中性，冻干，得到二氧化锰-氧化石墨烯复合物。
(３)将步骤（2）中得到的二氧化锰-氧化石墨烯复合物固体粉末置于管式炉中，400℃空气气氛中退火2 h，获得二氧化锰-还原氧化石墨烯复合材料，其形貌结构与性能见图1-4。
实施例2
(１)将300 mL浓度为3 mg mL-1 的氧化石墨烯分散液（预先用氢氧化钠将pH值调至10）与90 mL 浓度为20 mg mL-1 的高锰酸钾溶液混合均匀，80℃ 水浴磁力搅拌中加热回流5 h直到溶液中紫红色完全消失，冷却所得溶液。
(２)将步骤（1）中冷却后的混合溶液离心洗涤至中性，冻干，得到二氧化锰-氧化石墨烯复合物。
(３)将步骤（2）中得到的二氧化锰-氧化石墨烯复合物固体粉末置于管式炉中，400℃空气气氛中退火2 h，获得二氧化锰-还原氧化石墨烯复合材料。
实施例3
(１)将300 mL浓度为3 mg mL-1 的氧化石墨烯分散液（预先用氢氧化钠将pH值调至12）与90 mL 浓度为20 mg mL-1 的高锰酸钾溶液混合均匀，80℃ 水浴磁力搅拌中加热回流5 h直到溶液中紫红色完全消失，冷却所得溶液。
(２)将步骤（1）中冷却后的混合溶液离心洗涤至中性，冻干，得到二氧化锰-氧化石墨烯复合物。
(３)将步骤（2）中得到的二氧化锰-氧化石墨烯复合物固体粉末置于管式炉中，400℃空气气氛中退火2 h，获得二氧化锰-还原氧化石墨烯复合材料。
实施例4
(１)将300 mL浓度为3 mg mL-1 的氧化石墨烯分散液（预先用氢氧化钠将pH值调至11）与90 mL 浓度为20 mg mL-1 的高锰酸钾溶液混合均匀，80 ℃ 水浴磁力搅拌中加热回流5h直到溶液中紫红色完全消失，冷却所得溶液。
(２)将步骤（1）中冷却后的混合溶液离心洗涤至中性，冻干，得到二氧化锰-氧化石墨烯复合物。
(３)将步骤（2）中得到的二氧化锰-氧化石墨烯复合物固体粉末置于管式炉中，400℃空气气氛中退火1 h，获得二氧化锰-还原氧化石墨烯复合材料，其形貌结构与性能见图1-4。
实施例5
(１)将300 mL浓度为3 mg mL-1 的氧化石墨烯分散液（预先用氢氧化钠将pH值调至10）与90 mL 浓度为20 mg mL-1 的高锰酸钾溶液混合均匀，80℃ 水浴磁力搅拌中加热回流5 h直到溶液中紫红色完全消失，冷却所得溶液。
(２)将步骤（1）中冷却后的混合溶液离心洗涤至中性，冻干，得到二氧化锰-氧化石墨烯复合物。
(３)将步骤（2）中得到的二氧化锰-氧化石墨烯复合物固体粉末置于管式炉中，400℃空气气氛中退火1 h，获得二氧化锰-还原氧化石墨烯复合材料。
实施例6
(１)将300 mL浓度为3 mg mL-1 的氧化石墨烯分散液（预先用氢氧化钠将pH值调至12）与90 mL 浓度为20 mg mL-1 的高锰酸钾溶液混合均匀，80℃ 水浴磁力搅拌中加热回流5 h直到溶液中紫红色完全消失，冷却所得溶液。
(２)将步骤（1）中冷却后的混合溶液离心洗涤至中性，冻干，得到二氧化锰-氧化石墨烯复合物。
(３)将步骤（2）中得到的二氧化锰-氧化石墨烯复合物固体粉末置于管式炉中，400℃空气气氛中退火1 h，获得二氧化锰-还原氧化石墨烯复合材料。
实施例7
(１)将300 mL浓度为3 mg mL-1 的氧化石墨烯分散液（预先用氢氧化钠将pH值调至11）与45 mL 浓度为20 mg mL-1 的高锰酸钾溶液混合均匀，80℃ 水浴磁力搅拌中加热回流5 h直到溶液中紫红色完全消失，冷却所得溶液。
(２)将步骤（1）中冷却后的混合溶液离心洗涤至中性，冻干，得到二氧化锰-氧化石墨烯复合物。
(３)将步骤（2）中得到的二氧化锰-氧化石墨烯复合物固体粉末置于管式炉中，400℃空气气氛中退火2 h，获得二氧化锰-还原氧化石墨烯复合材料，其形貌结构与性能见附图1-4。
实施例8
(１)将300 mL浓度为3 mg mL-1 的氧化石墨烯分散液（预先用氢氧化钠将pH值调至11）与45 mL 浓度为20 mg mL-1 的高锰酸钾溶液混合均匀，80℃ 水浴磁力搅拌中加热回流5 h直到溶液中紫红色完全消失，冷却所得溶液。
(２)将步骤（1）中冷却后的混合溶液离心洗涤至中性，冻干，得到二氧化锰-氧化石墨烯复合物。
(３)将步骤（2）中得到的二氧化锰-氧化石墨烯复合物固体粉末置于管式炉中，400℃空气气氛中退火2 h，获得二氧化锰-还原氧化石墨烯复合材料。
实施例9
(１)将300 mL浓度为3 mg mL-1 的氧化石墨烯分散液（预先用氢氧化钠将pH值调至11）与45 mL 浓度为20 mg mL-1 的高锰酸钾溶液混合均匀，80℃ 水浴磁力搅拌中加热回流5 h直到溶液中紫红色完全消失，冷却所得溶液。
(２)将步骤（1）中冷却后的混合溶液离心洗涤至中性，冻干，得到二氧化锰-氧化石墨烯复合物。
(３)将步骤（2）中得到的二氧化锰-氧化石墨烯复合物固体粉末置于管式炉中，400℃空气气氛中退火2 h，获得二氧化锰-还原氧化石墨烯复合材料。
实施例10
(１)将300 mL浓度为3 mg mL-1 的氧化石墨烯分散液（预先用氢氧化钠将pH值调至11）与135 mL 浓度为20 mg mL-1 的高锰酸钾溶液混合均匀，80℃ 水浴磁力搅拌中加热回流5h直到溶液中紫红色完全消失，冷却所得溶液。
(２)将步骤（1）中冷却后的混合溶液离心洗涤至中性，冻干，得到二氧化锰-氧化石墨烯复合物。
(３)将步骤（2）中得到的二氧化锰-氧化石墨烯复合物固体粉末置于管式炉中，400℃空气气氛中退火2 h，获得二氧化锰-还原氧化石墨烯复合材料，其形貌结构与性能见图1-4。
实施例11
(１)将300 mL浓度为3 mg mL-1 的氧化石墨烯分散液（预先用氢氧化钠将pH值调至11）与135 mL 浓度为20 mg mL-1 的高锰酸钾溶液混合均匀，80℃ 水浴磁力搅拌中加热回流5h直到溶液中紫红色完全消失，冷却所得溶液。
(２)将步骤（1）中冷却后的混合溶液离心洗涤至中性，冻干，得到二氧化锰-氧化石墨烯复合物。
(３)将步骤（2）中得到的二氧化锰-氧化石墨烯复合物固体粉末置于管式炉中，400℃空气气氛中退火2 h，获得二氧化锰-还原氧化石墨烯复合材料。
实施例12
(１)将300 mL浓度为3 mg mL-1 的氧化石墨烯分散液（预先用氢氧化钠将pH值调至11）与135 mL 浓度为20 mg mL-1 的高锰酸钾溶液混合均匀，80 ℃ 水浴磁力搅拌中加热回流5h直到溶液中紫红色完全消失，冷却所得溶液。
(２)将步骤（1）中冷却后的混合溶液离心洗涤至中性，冻干，得到二氧化锰-氧化石墨烯复合物。
(３)将步骤（2）中得到的二氧化锰-氧化石墨烯复合物固体粉末置于管式炉中，400℃空气气氛中退火2 h，获得二氧化锰-还原氧化石墨烯复合材料。
对比例1
(１)将300 mL pH值为11的氢氧化钠水溶液与90 mL 浓度为20 mg mL-1 的高锰酸钾溶液混合均匀，80℃ 水浴磁力搅拌中加热回流5 h，溶液中紫红色未消失，冷却所得溶液。
(２)将步骤（1）中冷却后的混合溶液离心后无沉淀物，说明无二氧化锰生成。
Claims (5)
1.一种二氧化锰-还原氧化石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：
（1）：将氧化石墨烯分散液与高锰酸钾溶液混合均匀，得到混合溶液体系，所述混合溶液体系的pH值用氢氧化钠调节；加热回流，直到混合溶液中紫色完全消失后停止加热，将混合溶液冷却至室温；高锰酸钾用量为氧化石墨烯质量的1-3倍；
（2）：将步骤（1）中冷却后得到的混合溶液离心洗涤至中性，冻干，得到二氧化锰-氧化石墨烯复合物；
（3）：将步骤（2）中得到的二氧化锰-氧化石墨烯复合物固体粉末置于管式炉中，空气气氛中退火，即得到二氧化锰-还原氧化石墨烯复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种二氧化锰-还原氧化石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中控制混合溶液体系中pH值为10-12。
3.根据权利要求1所述的一种二氧化锰-还原氧化石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)加热回流温度为80℃。
4.根据权利要求1所述的一种二氧化锰-还原氧化石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(３)中退火温度为400℃，时间为1-2 h。
5.一种如权利要求1所述的制备方法得到的二氧化锰-还原氧化石墨烯复合材料在超级电容器电极材料中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811065562.9A CN109192529B (zh) | 2018-09-13 | 2018-09-13 | 一种二氧化锰-还原氧化石墨烯复合材料的制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811065562.9A CN109192529B (zh) | 2018-09-13 | 2018-09-13 | 一种二氧化锰-还原氧化石墨烯复合材料的制备方法与应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109192529A true CN109192529A (zh) | 2019-01-11 |
| CN109192529B CN109192529B (zh) | 2020-09-01 |
Family
ID=64910824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811065562.9A Active CN109192529B (zh) | 2018-09-13 | 2018-09-13 | 一种二氧化锰-还原氧化石墨烯复合材料的制备方法与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109192529B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102977602A (zh) * | 2012-12-11 | 2013-03-20 | 华东理工大学 | 一种制备二氧化锰/碳材料/导电聚合物复合材料的方法 |
| CN104992852A (zh) * | 2015-07-21 | 2015-10-21 | 湖北吉隆危废处理技术有限公司 | 一种石墨烯负载二氧化锰的电极材料的制备方法 |
| CN105293476A (zh) * | 2015-11-16 | 2016-02-03 | 复旦大学 | 一种大尺寸氧化石墨烯或石墨烯的制备方法 |
| CN108199033A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-06-22 | 泰顺永庆电力技术有限公司 | 一种锂电池用碳/二氧化锰复合材料的制备方法 |
| CN108217733A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-06-29 | 浙江山峪科技股份有限公司 | 一种碳-二氧化锰复合材料的制备方法 |
-
2018
- 2018-09-13 CN CN201811065562.9A patent/CN109192529B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102977602A (zh) * | 2012-12-11 | 2013-03-20 | 华东理工大学 | 一种制备二氧化锰/碳材料/导电聚合物复合材料的方法 |
| CN104992852A (zh) * | 2015-07-21 | 2015-10-21 | 湖北吉隆危废处理技术有限公司 | 一种石墨烯负载二氧化锰的电极材料的制备方法 |
| CN105293476A (zh) * | 2015-11-16 | 2016-02-03 | 复旦大学 | 一种大尺寸氧化石墨烯或石墨烯的制备方法 |
| CN108217733A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-06-29 | 浙江山峪科技股份有限公司 | 一种碳-二氧化锰复合材料的制备方法 |
| CN108199033A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-06-22 | 泰顺永庆电力技术有限公司 | 一种锂电池用碳/二氧化锰复合材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 卢红斌等: "石墨烯-聚苯胺杂化超级电容器电极材料", 《高等学校化学学报》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109192529B (zh) | 2020-09-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108550821B (zh) | 一种基于Ni-MOF的核壳结构磷化镍/碳微球的制备方法 | |
| CN108630920A (zh) | 一种纳米金属氧化物/MXene异质结构复合材料及其制备方法 | |
| CN109286009B (zh) | 一种纳米片自组装三维纳米花硫化锡/石墨化氮化碳锂离子电池负极材料的制备方法 | |
| CN106865540A (zh) | 一种氮掺杂多孔结构碳材料及其制备方法和应用 | |
| CN104616915B (zh) | 一种石墨烯‑氧化钌复合材料的制备方法 | |
| CN105810456B (zh) | 一种活化石墨烯/针状氢氧化镍纳米复合材料及其制备方法 | |
| CN107959006A (zh) | 一种木质素基硬碳/碳纳米管复合材料及其制备方法和在锂离子电池负极材料中的应用 | |
| CN104876213A (zh) | 一种石墨烯材料及其电极材料制备方法 | |
| CN104319371A (zh) | 一种锂离子电池SnS2/CNTs/PPy复合负极材料的制备方法 | |
| CN105870417A (zh) | 一种钠离子电池二硫化钨/碳纳米管负极复合材料的制备方法 | |
| CN104993116B (zh) | 一种自组装锂离子电池正极材料v2o5的制备方法 | |
| CN110350170A (zh) | 一种钛酸锂/石墨烯复合材料的制备方法 | |
| CN106876682A (zh) | 一种具有多孔结构的氧化锰/镍微米球及其制备和应用 | |
| CN107359328A (zh) | 一种锂离子电池用葡萄状氧化铌/碳复合电极材料的制备方法 | |
| CN108545712A (zh) | 一种用盐模板碳化zif-8合成多级孔碳材料的方法 | |
| CN105990560B (zh) | 氧化铁多孔纳米棒阵列电极材料及其制备方法 | |
| CN106910880A (zh) | 一种钠离子电池碳球负极材料及其制备方法 | |
| CN103500667A (zh) | CuO-MnO2核壳结构纳米材料及其制备方法 | |
| CN108557892A (zh) | 一种物相可控的锰的氧化物制备方法及应用 | |
| CN106986324A (zh) | 一种用于超级电容器的空心多孔碳球电极材料及其制备方法 | |
| CN109767925A (zh) | 用于锂离子超级电容器的T-Nb2O5/蛋清碳复合材料及其制备方法 | |
| CN107195470A (zh) | 镍钴铁三元金属氧化物纳米管状复合材料及其制备方法 | |
| CN105118691A (zh) | 泡沫镍担载钴酸亚铁亚微米管电极材料及其制备方法 | |
| CN110492076B (zh) | 一种二维多孔六边形金属氧化物纳米片复合材料的制备方法及其在钾离子电池中的应用 | |
| CN113066965A (zh) | MXene-硅复合负极材料、含其的电池及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |