CN111533172A - 一种基于生物材料制备的介孔二氧化锰及其制备方法 - Google Patents

一种基于生物材料制备的介孔二氧化锰及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111533172A
CN111533172A CN202010386401.0A CN202010386401A CN111533172A CN 111533172 A CN111533172 A CN 111533172A CN 202010386401 A CN202010386401 A CN 202010386401A CN 111533172 A CN111533172 A CN 111533172A
Authority
CN
China
Prior art keywords
manganese dioxide
mesoporous manganese
permanganate
preparation
stirring
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.)
Pending
Application number
CN202010386401.0A
Other languages
English (en)
Inventor
余丽丽
施誉挺
王卫疆
许伟领
赵景泰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
University of Shanghai for Science and Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Shanghai for Science and Technology filed Critical University of Shanghai for Science and Technology
Priority to CN202010386401.0A priority Critical patent/CN111533172A/zh
Publication of CN111533172A publication Critical patent/CN111533172A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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; Hydroxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28057—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area
    • B01J20/28061—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area being in the range 100-500 m2/g
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28078—Pore diameter
    • B01J20/28083—Pore diameter being in the range 2-50 nm, i.e. mesopores
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-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 OR LIGHT-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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • 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
    • 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
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • 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

Abstract

本发明公开了一种基于生物质材料制备介孔二氧化锰的制备方法：将一定质量比的高锰酸钾溶液与生物质溶液混合、搅拌，经过一定时间的搅拌反应后，过滤、洗涤、干燥，即得介孔二氧化锰。本发明所得介孔二氧化锰具有类海绵状的形貌和结构，因此，具有比表面积大(>250m2g‑1)，孔径分布均一等特点，可用于超级电容器、电池、催化、污水治理领域。如作为储能材料，其在水系钠离子电解液中容量值高达330F g‑1，在镁离子电解液中可达280mAh g‑1；作为污染水吸附剂，其对染料亚甲基蓝吸附量可达240mg g‑1。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

一种基于生物材料制备的介孔二氧化锰及其制备方法
技术领域
本发明涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种基于生物材料制备的介孔二氧化锰及其制备方法。
背景技术
二氧化锰作为一种重要的过渡金属氧化物，具有结构多变、环境友好、自然界储量丰富、成本低等优点。而材料的性能与其结构特征有着密切的关系。随着纳米技术的发展，相比于块体材料，多孔，特别是大比表面积介孔纳米二氧化锰，因其大比表面积、高有效活性点位和丰富的孔道，在催化、吸附、电化学存储等方面显示出优异的性能，已被广泛地用于催化、传感、环境、能源储存等领域。
目前，介孔二氧化锰的制备方法主要有模板法，水热法等。例如中国专利CN101759232A用含有二价锰离子的水溶液和含有酒石酸根的水溶液在100～180℃下水热反应8～24h制备获得了一种纳米纤维织构的介孔二氧化锰；中国专利CN1513767A通过将表面活性剂加入可溶性锰盐中形成微乳液，随后加入碱生成氢氧化锰，经过煅烧获得超细二氧化锰粉体；文献Electrochimica Acta,2018，292,532–539中，Ette等人将硅材料混入溶剂中再加入硝酸锰获得混合溶液，随后通过高温煅烧及碱液去除模板制备得到介孔二氧化锰。虽然上述方法可实现不同形貌结构的介孔二氧化锰的制备，但存在产率低，制备工艺复杂，能耗大等问题，不适于产业化。如模板法由于涉及到模板的去除，不仅工艺复杂，还会对材料的形貌结构产生破坏。水热法需要在高温或高压的密闭容器中进行，因此存在制备工艺不可控，能耗大，生产成本高等缺点。因此探索或发展反应可控、产率高、工艺简单、环境友好、适于产业化应用的多孔二氧化锰材料的制备方法，对介孔二氧化锰的应用至关重要。
根据调研及前期研究，我们发现具有多羟基的生物质材料与高锰酸盐反应是一类较为理想的适于产业化合成多孔二氧化锰的制备方法。一方面，该类生物质材料在自然界中储量大，如虾蟹壳等，价格低廉。同时，该类物质因富含羟基等官能团，在溶液环境下可形成多种形貌结构，利于反应产物形貌调控。另一方面，其具有的羟基可与高锰酸盐发生反应，在生成二氧化锰的同时，自身将被有效降解，避免了模板的去除问题。因此，以多羟基生物质材料和高锰酸盐直接作为反应物，室温下合成介孔二氧化锰的方法，不仅可避免模板法和水热法的缺点，实现产物的形貌和结构的可控制备，而且整个制备过程绿色环保，成本低。但是，目前基于上述方法合成多孔介孔二氧化锰的制备方法未见报道。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种基于生物质材料制备介孔二氧化锰的制备方法，以填补介孔二氧化锰的合成方法，并降低二氧化锰多孔材料精确制备的难度和合成成本，推动其产业化。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何低成本的，绿色的制备介孔二氧化锰。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于生物材料制备介孔二氧化锰的制备方法，包括如下步骤：
(a)分别配制生物材料和高锰酸盐的溶液；
(b)将高锰酸盐溶液与生物材料溶液混合，高锰酸盐和生物材料的质量比为2.0-9.0；
(c)室温下，搅拌至紫色褪去；
(d)过滤、洗涤、烘干，即得到介孔二氧化锰。
进一步的，步骤(a)中的生物质材料为具有羟基的生物大分子。
进一步的，生物大分子包括甲壳素、壳聚糖、纤维素及其衍生物。
进一步的，步骤(a)中的高锰酸盐为可溶性盐，包括高锰酸钾和高锰酸钠。
进一步的，步骤(c)搅拌的时间为3～24h。
进一步的，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。
本发明还提供一种基于生物材料制备的介孔二氧化锰，所述介孔二氧化锰的比表面积为150～300m2 g-1，孔径为3-30nm，所述介孔二氧化锰由如权利要求1的制备方法所得。
本发明还提供一种基于生物材料制备的介孔二氧化锰在作为储能材料或污染水吸附剂中的应用。
技术效果
本发明的合成方法不同于传统的模板法和表面活性剂法，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；
与现有的技术相比，该方法不仅原料易得，成本低，污染小，并且反应条件温和；
由本发明制备的二氧化锰具有较高的比表面积(150～300m2g-1)，均匀的孔径(3-30nm)。可供金属离子、大分子等顺利通过，因此可作为超级电容器或电池电极材料、生物传感器的酶载体、大分子参与的氧化反应的催化剂等，广泛用于能量存储、催化、传感等领域。如作为储能材料，其在水系钠离子电解液中容量值高达305Fg-1，在镁离子电解液中可达280mAh g-1。
作为污染水吸附剂，其对染料亚甲基蓝吸附量可达240mg g-1。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是实施例1所制得样品1的扫描电镜图；
图2是实施例1所制得样品1的氮气吸附、脱附等温曲线和孔径分布图；
图3为实施例1中样品1作为水系镁离子电池电极材料，在1M硫酸镁电解液中的不同恒流充放电速率下所得比电容变化；
图4为实施例1中样品1作为水系超级电容器电极材料，在1M硫酸钠电解液中的不同恒流充放电速率下所得比电容变化；
图5为实施例1中样品1作为污水有机染料吸附材料，在120ml的250mg L-1亚甲基蓝溶液中的不同时间吸附亚甲基蓝量。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
实施例1
室温下，将高锰酸钾溶液与甲壳素溶液混合，高锰酸钾和甲壳素的质量百分比为2.3。在超声或搅拌的条件下反应5～8h后，紫色消失。对混合溶液过滤，去离子水洗涤3～5次，110℃烘干即得二氧化锰，标记为样品1。
电化学性能测试：
以本实施例所制得的二氧化锰样品为活性物质、乙炔黑(AB)为导电剂、聚四氟乙烯(PTFE)为粘结剂。按照质量比，MnO2:AB:PTFE＝8:1:1，制作水系电池及超级电容器的电极材料。具体步骤如下：将活性物质MnO2，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110℃真空干燥箱干燥12h，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1M的硫酸镁溶液及硫酸钠溶液为电解液，分别在-0.2～1V及0～0.9V电压范围内进行循环伏安测试，单电极电容计算公式如下:
Figure BDA0002484143440000031
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。
有机染料亚甲基蓝吸附测试：
以本实施例所得的二氧化锰样品作为吸附剂，取30mg样品1，分散于120ml浓度为250mg L-1的染料亚甲基蓝溶液中，搅拌，每隔15分钟取样测试一次吸光度。根据吸光度测试结果，按照下面公式计算吸附平衡时的吸附量qe(mg g-1)：
Figure BDA0002484143440000041
W(g):吸附剂MnO2的质量，V(L):亚甲基蓝的体积。
表1实施例样品的比表面积、平均孔径、比电容值和吸附量
Figure BDA0002484143440000042
如图1-5所示，根据上述分析和计算，本实施例所得样品1显示出典型的类似海绵状形貌的多孔结构，且具有较为均一孔径分布。根据计算，样品1的比表面积和平均孔径分别为167m2g-1和7.8nm。作为储能材料，表现出较为优异的电性能：作为超级电容器电极材料，其在1M的硫酸钠溶液中0.5A/g恒流充放电速率下的比电容值为230Fg-1，充放电速率增大到10A/g时比电容可保持51％；作为水系镁离子电池的电极材料时，在1M硫酸镁电解液中其比容量值可达219mAh g-1(0.2A/g)，倍率性能为34.4％(5A/g)。作为有机染料吸附材料，其在250mg L-1的亚甲基蓝溶液中，30分钟可达吸附平衡，平衡吸附量为108mg g-1。
实施例2
室温下，将高锰酸钾溶液与甲壳素溶液混合，高锰酸钾与甲壳素的质量百分比为5.5。在超声/搅拌条件下反应10～12h。其余步骤内容与实施例1相同。
表1中的样品2为本实例所制得样品的比表面积，平均孔径、比容量和吸附量。
经分析和计算，本实施例所得样品2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2的比表面积和平均孔径分别为246m2 g-1和3.4nm。作为超级电容器电极材料，其在1M的硫酸钠溶液中0.5A/g恒流充放电速率下的比电容值为305F g-1；当充放电速率增大到10A/g时，其比电容可保持44％。作为水系镁离子电池的电极材料时，在1M硫酸镁电解液中的比容量值为247mAh g-1(0.2A/g)，倍率性能为40％(5A/g)。作为有机染料吸附材料，其在250mg L-1的亚甲基蓝溶液中，30分钟可达吸附平衡，平衡吸附量为234mg g-1。
实施例3
室温下，将高锰酸钾溶液与甲壳素溶液混合，高锰酸钾与甲壳素的质量百分比为7.5。在超声/搅拌条件下反应20～24h。其余步骤内容与实施例1相同。
表1中的样品3为本实例所制得样品的比表面积，平均孔径、比容量和吸附量。
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3的比表面积和平均孔径分别为238m2 g-1和3.4nm。作为超级电容器电极材料，其在1M的硫酸钠溶液中0.5A/g恒流充放电速率下的比电容值为290F g-1；当充放电速率增大到10A/g时，其比电容可保持46％。作为水系镁离子电池的电极材料，其在1M的硫酸镁电解液中的比容量值为238mAh g-1(0.2A/g)，倍率性能为44％(5A/g)。作为有机染料吸附材料，其在250mg L-1的亚甲基蓝溶液中，30分钟可达吸附平衡，平衡吸附量为215mg g-1。
实施例4
室温下，将高锰酸钾溶液与纤维素溶液混合，高锰酸钾和纤维素的质量百分比为2.2。在超声/搅拌条件下反应10～12h。其余步骤内容与实施例1相同。
表1中的样品4为本实例所制得样品的比表面积，平均孔径、比容量和吸附量。
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4的比表面积和平均孔径分别为226m2 g-1和3.2nm。作为超级电容器电极材料，其在1M的硫酸钠溶液中0.5A/g恒流充放电速率下的比电容值为203F g-1；当充放电速率增大到10A/g时，其比电容可保持53％。作为水系镁离子电池的电极材料时，在1M硫酸镁电解液中的比容量值为166mAh g-1(0.2A/g)，倍率性能为42％(5A/g)。作为有机染料吸附材料，其在250mg L-1的亚甲基蓝溶液中，30分钟可达吸附平衡，平衡吸附量为210mg g-1。
实施例5
室温下，将高锰酸钾溶液与纤维素溶液混合，高锰酸钾和纤维素的质量百分比为5.5。在超声/搅拌条件下反应16～18h。其余步骤内容与实施例1相同。
表1中的样品5为本实例所制得样品的比表面积，平均孔径、比容量和吸附量。
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平均孔径分别为216m2 g-1和3.3nm。作为超级电容器电极材料，其在1M的硫酸钠溶液中0.5A/g恒流充放电速率下的比电容值为275F g-1；当充放电速率增大到10A/g时，其比电容可保持54％。作为水系镁离子电池的电极材料时，在1M硫酸镁电解液中的比容量值为206mAh g-1，倍率性能为27％(5A/g)。作为有机染料吸附材料，其在250mg L-1的亚甲基蓝溶液中，30分钟可达吸附平衡，平衡吸附量为204mg g-1。
实施例6
室温下，将高锰酸钾溶液与壳聚糖溶液混合，高锰酸钾和壳聚糖的质量百分比为4.0。在超声或搅拌8～10h。其余步骤内容与实施例1相同。
表1中的样品6为本实例所制得样品的比表面积，平均孔径、比容量和吸附量。
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6的比表面积和平均孔径分别为230m2 g-1和3.2nm。作为超级电容器电极材料，其在1M的硫酸钠溶液中0.5A/g恒流充放电速率下的比电容值为328Fg-1；当充放电速率增大到10A/g时，其比电容可保持47％。作为水系镁离子电池的电极材料时，在1M硫酸镁电解液中的比容量值为286mAh g-1，倍率性能为33％(5A/g)。作为有机染料吸附材料，其在250mg L-1的亚甲基蓝溶液中，30分钟可达吸附平衡，平衡吸附量为220mg g-1。
实施例7
室温下，将的高锰酸钾溶液与壳聚糖溶液混合，高锰酸钾与壳聚糖的质量百分比为7.2。在超声/搅拌条件下反应15～18h。其余步骤内容与实施例1相同。
表1中的样品7为本实例所制得样品的比表面积，平均孔径、比容量和吸附量。
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平均孔径分别为251m2 g-1和3.4nm。作为超级电容器电极材料，其在1M的硫酸钠溶液中0.5A/g恒流充放电速率下的比电容值为290F g-1；当充放电速率增大到10A/g时，其比电容可保持46％。作为超级电容器电极材料：其比容量值为223mAh g-1，倍率性能为40％(5A/g)。作为有机染料吸附材料，其在250mg L-1的亚甲基蓝溶液中，30分钟可达吸附平衡，平衡吸附量为238mg g-1。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于生物材料制备的介孔二氧化锰的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)分别配制生物材料和高锰酸盐的溶液；
(b)将高锰酸盐溶液与生物材料溶液混合，高锰酸盐和生物材料的质量比为2.0-9.0；
(c)室温下，搅拌至紫色褪去；
(d)过滤、洗涤、烘干，即得到介孔二氧化锰。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(a)中的生物质材料为具有羟基的生物大分子。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述生物大分子包括甲壳素、壳聚糖、纤维素及其衍生物。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(a)中的高锰酸盐为可溶性盐，包括高锰酸钾和高锰酸钠。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(c)搅拌的时间为3～24h。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，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。
7.一种基于生物材料制备的介孔二氧化锰，其特征在于，所述介孔二氧化锰的形貌为类海绵状多孔块体，比表面积为150～300m2g-1，孔径为3-30nm，所述介孔二氧化锰由如权利要求1的制备方法所得。
8.基于生物材料制备的介孔二氧化锰在作为储能材料或污染水吸附剂中的应用。
CN202010386401.0A 2020-05-09 2020-05-09 一种基于生物材料制备的介孔二氧化锰及其制备方法 Pending CN111533172A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010386401.0A CN111533172A (zh) 2020-05-09 2020-05-09 一种基于生物材料制备的介孔二氧化锰及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010386401.0A CN111533172A (zh) 2020-05-09 2020-05-09 一种基于生物材料制备的介孔二氧化锰及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111533172A true CN111533172A (zh) 2020-08-14

Family

ID=71977783

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010386401.0A Pending CN111533172A (zh) 2020-05-09 2020-05-09 一种基于生物材料制备的介孔二氧化锰及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111533172A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112216894A (zh) * 2020-10-15 2021-01-12 天齐锂业（江苏）有限公司 废旧锂离子电池回收负极制备锂离子筛复合材料的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102107909A (zh) * 2011-01-11 2011-06-29 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种介孔纳米二氧化锰的制备方法
WO2012148040A1 (ko) * 2011-04-28 2012-11-01 한국지질자원연구원 스피넬형 구조를 갖는 다공성 망간산화물계 리튬 흡착제 및 그 제조방법
CN103041787A (zh) * 2013-01-08 2013-04-17 山东大学 交联壳聚糖-二氧化锰复合吸附材料的制备方法
CN106000340A (zh) * 2016-06-13 2016-10-12 石狮市三小福服饰有限公司 二氧化锰纤维素纳米纤维杂化物制备方法
CN106495225A (zh) * 2016-10-26 2017-03-15 中山大学 一种用于磁共振显影的多糖杂化二氧化锰纳米粒子及其制法和用途

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102107909A (zh) * 2011-01-11 2011-06-29 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种介孔纳米二氧化锰的制备方法
WO2012148040A1 (ko) * 2011-04-28 2012-11-01 한국지질자원연구원 스피넬형 구조를 갖는 다공성 망간산화물계 리튬 흡착제 및 그 제조방법
CN103041787A (zh) * 2013-01-08 2013-04-17 山东大学 交联壳聚糖-二氧化锰复合吸附材料的制备方法
CN106000340A (zh) * 2016-06-13 2016-10-12 石狮市三小福服饰有限公司 二氧化锰纤维素纳米纤维杂化物制备方法
CN106495225A (zh) * 2016-10-26 2017-03-15 中山大学 一种用于磁共振显影的多糖杂化二氧化锰纳米粒子及其制法和用途

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
温辉梁主编: "《生物化工产品生产技术》", 31 December 2004, 南昌：江西科学技术出版社 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112216894A (zh) * 2020-10-15 2021-01-12 天齐锂业（江苏）有限公司 废旧锂离子电池回收负极制备锂离子筛复合材料的方法
CN112216894B (zh) * 2020-10-15 2021-11-19 天齐锂业（江苏）有限公司 锂离子筛复合材料的制备方法和回收方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bai et al. All-solid state asymmetric supercapacitor based on NiCoAl layered double hydroxide nanopetals on robust 3D graphene and modified mesoporous carbon
CN104362001B (zh) 二氧化锰/石墨烯/多孔碳复合材料的制备及其作为超级电容器电极材料的应用
CN102992308A (zh) 一种具有高比电容的石墨烯及其制备方法
CN102107909B (zh) 一种介孔纳米二氧化锰的制备方法
CN107887613A (zh) 基于三维网状氮磷硫共掺杂多孔碳材料的氧还原电极及制备方法与应用
CN103500667B (zh) CuO-MnO2核壳结构纳米材料及其制备方法
CN105788875A (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
CN112713009B (zh) 一种橄榄果壳衍生的超级电容器电极材料的制备方法
Yewale et al. Electrochemical supercapacitor performance of NiCo2O4 nanoballs structured electrodes prepared via hydrothermal route with varying reaction time
CN105280393A (zh) 一种纳米隧道的无定形炭材料及其制备方法
CN109449422A (zh) 羟基氧化铁纳米棒/氧化石墨烯复合材料及其制备方法与应用
Bi et al. Facile and ultrafast solid-state microwave approach to MnO2-NW@ Graphite nanocomposites for supercapacitors
CN110980673A (zh) 一种金属磷化物及其制备方法和在超级电容器中的应用
Zhu et al. Facile synthesis Zn-Ni bimetallic MOF with enhanced crystallinity for high power density supercapacitor applications
CN105883925B (zh) 一种介孔四氧化三锰及其制备方法
Yan et al. Co/CoO nanoparticles armored by N-doped nanoporous carbon polyhedrons towards glucose oxidation in high-performance non-enzymatic sensors
Chang et al. Cerium-based metal–organic framework-conducting polymer nanocomposites for supercapacitors
CN108899217B (zh) 一种镶嵌不同电活性物质的碳空心球、制备方法与应用
CN111533172A (zh) 一种基于生物材料制备的介孔二氧化锰及其制备方法
Wang et al. Facile fabrication of carbon-coated spinel nickel–cobalt–sulfide hollow spheres to achieve high-performance supercapacitors
CN106882846A (zh) 晶型可控镍钴氢氧化物的制备方法
CN109119253A (zh) 复合金属-有机框架材料、复合金属氧化物-有机框架材料及制备方法与应用
CN104409220A (zh) 二氧化锰纳米线材料的制备及其作为超级电容器电极材料的应用
CN111029163B (zh) 球状氧化钴/碳/氧化锰/碳复合物及其制备方法和应用
CN112420401B (zh) 一种氧化铋/氧化锰复合型超级电容器及其制备方法

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200814