CN114122364B - 一种AgMn2O4@Na0.55Mn2O4复合纳米片的制备方法 - Google Patents

一种AgMn2O4@Na0.55Mn2O4复合纳米片的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114122364B
CN114122364B CN202111432024.0A CN202111432024A CN114122364B CN 114122364 B CN114122364 B CN 114122364B CN 202111432024 A CN202111432024 A CN 202111432024A CN 114122364 B CN114122364 B CN 114122364B
Authority
CN
China
Prior art keywords
agmn
solution
preparation
hours
sheet
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
Application number
CN202111432024.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114122364A (zh
Inventor
王桂玲
陈俊明
姚悦
刘子豪
马陈超
刘东艳
程坤
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.)
Anhui University of Science and Technology
Original Assignee
Anhui University of 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 Anhui University of Science and Technology filed Critical Anhui University of Science and Technology
Priority to CN202111432024.0A priority Critical patent/CN114122364B/zh
Publication of CN114122364A publication Critical patent/CN114122364A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114122364B publication Critical patent/CN114122364B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01M4/362—Composites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • 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
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • 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
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • 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
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种AgMn2O4@Na0.55Mn2O4复合纳米片的制备方法，按照如下的步骤顺序依次进行：(1)配置醋酸锰溶液，然后将硝酸银溶液滴加至醋酸锰溶液中，形成Mn2+‑Ag+混合溶液，记为A；(2)向A中滴加EDTA溶液，形成溶液B；(3)向B中加入表面活性剂，持续搅拌2h，形成均一混合溶液C；(4)向C中缓慢滴加氢氧化钠溶液，于30℃下反应12h，得沉淀D；(5)将D用去离子水和乙醇分别过滤三次后，于60℃‑100℃下干燥12h，得最终产物。该方法简单，过程易于控制，制备的产品具有纳米AgMn2O4分散其中的超薄Na0.55Mn2O4纳米片形貌，并展现出异质结结构，该形貌可进一步保证材料的优良的电化学性能。

Description

一种AgMn2O4@Na0.55Mn2O4复合纳米片的制备方法
技术领域
本发明属于锂离子电池材料制备领域，涉及一种AgMn2O4@Na0.55Mn2O4复合纳米片的制备方法。
背景技术
目前，锰氧化物由于其价格低廉，环境友好，氧化还原活性高，生物可兼容等诸多优点，在能源存储方面极具应用潜力。但因其电子导电性差，在充放电过程中存在着易分解等诸多问题，使其在高载量或快的充放电速率比容量远远低于其理论比容量数值。
随着研究的不断发展，现阶段增加其导电性的方法是与高导电性的材料(如碳材料)复合和制备具有高活性表面积的锰氧化物材料。这种二维材料的锰氧化物因其特殊的结构特点，表现出了非凡的物理、化学和光电特性，在催化，储能，纳米电子学及传感领域有广阔的应用前景。然而，由于高表面能和大层间范德华力的作用，二维材料容易发生堆叠，从而导致性能下降，严重影响其进一步应用及相应的性能。
发明内容
本发明旨在提供一种AgMn2O4@Na0.55Mn2O4复合纳米片的制备方法，通过液相沉淀法制备，方法简单，过程易于控制，制备的AgMn2O4生长在Na0.55Mn2O4片层结构上，形成异质结结构，该结构稳定，不易发生堆叠，将其制备成超级电容器正极材料后，具有优异的电化学稳定性能。
本发明的技术方案如下：
一种AgMn2O4@Na0.55Mn2O4复合纳米片的制备方法，其特征在于，按照如下的步骤顺序依次进行：
(1)配置醋酸锰溶液，然后将硝酸银溶液滴加至醋酸锰溶液中，形成Mn2+-Ag+混合溶液，记为A；
(2)向A中滴加EDTA溶液，形成溶液B；
在该步骤中，向A溶液中加入EDTA，使Mn2+-Ag+与其形成螯合物；
(3)向B中加入表面活性剂，持续搅拌2h，形成均一混合溶液C；
(4)向C中缓慢滴加氢氧化钠溶液，于30℃下反应12h，得沉淀D；
(5)将D用去离子水和乙醇分别过滤三次后，于60℃-100℃下干燥12h，得最终产物。
作为本发明的限定：
(一)步骤(1)中，所述醋酸锰与硝酸银的摩尔比为1：0.05-0.2。
本发明中，醋酸锰与硝酸银的摩尔比是至关重要的，其决定着最终产物的结构和形貌，这主要是因为Ag+与EDTA络合程度比较低，所以加入氢氧化钠时，Ag+首先产生Ag2O纳米颗粒沉淀出来，随着反应的进行，Ag2O与沉淀出来纳米片层状的Na0.55Mn2O4发生交互作用，形成具有异质结结构的AgMn2O4@Na0.55Mn2O4超薄纳米片，当二者的比值大于1：0.2时，由于Ag+含量过多，会使得AgMn2O4含量过多，而Na0.55Mn2O4的含量过少，这就会使得超薄纳米片结构不能支撑纳米AgMn2O4，从而产生纳米颗粒的团聚现象；当二者的比值小于1：0.05时，会由于AgMn2O4含量太少，所形成的异质结结构含量太少，从而导致材料的性能改变不大，性能提升不明显。
(二)步骤(2)中，所述EDTA与醋酸锰的摩尔比为1-5：1。
(三)步骤(3)中，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠。
(四)步骤(4)中，所述氢氧化钠与醋酸锰的摩尔比为2-10：1。
氢氧化钠与醋酸锰的比值影响着产物的产量和纳米片的厚度，当二者的比值大于10：1时，会使得锰氧化物生成速度过快，从而使得Na0.55Mn2O4纳米片的厚度增加，当二者的比值小于2：1，会使得Mn2+沉淀不完全，这样就会增大Ag+的含量从而产生纳米颗粒的团聚现象。
(五)步骤(4)中，所述滴加速率为两滴/s，滴加的过程中，NaOH会首先与Ag+进行反应，进而形成AgOH纳米颗粒，而滴加的速率会影响着纳米颗粒的大小，因此，在本发明中，滴加需要控制为两滴/s，滴加速率过快会使得AgOH成核过快，导致纳米颗粒直径变小，这样就会使得纳米颗粒产生自团聚现象，从而使得纳米颗粒不易与锰氧化物之间形成异质结结构，滴加速率过慢会使得AgOH颗粒直径过大，这样在与锰氧化物形成异质结结构时会使得Ag2O转化不完全，从而影响产物的最终性能。
(六)步骤(3)中，所述搅拌速率为20rad/s。
本发明还有一种限定，所述最终产物的形貌为纳米AgMn2O4分散其中的超薄Na0.55Mn2O4纳米片，具有明显的异质结结构。
众所周知，产品的形貌和尺寸影响着其性能，在本发明中，产品的形貌为纳米AgMn2O4颗粒分散其中的超薄Na0.55Mn2O4纳米片，这种纳米AgMn2O4颗粒能够明显的抑制超薄纳米片之间的团聚现象，且接触部分具有明显的异质结结构，这种异质结构在一定程度上有利于离子和电子的快速传输，并且有助于提高电化学反应动力学，进一步可提升其电化学容量，且这种不同相之间的紧密相连有利于缓解大电流充放电过程中所产生的体积膨胀，从而有效的抑制充放电过程中由于体积膨胀而导致的掉粉现象，进而提高材料的电化学稳定性能，在该过程中AgMn2O4与Na0.55Mn2O4协同一起催化使其具有较多的活性位点，更加稳定的结构，进而达到了较优的效果。
本发明所制备的产品制备成电极片的方法如下：本发明所制备的产品与乙炔黑、PTFE按比例混合均匀，于80℃水浴下微沸破乳，呈粘稠状后均匀涂抹在泡沫镍上，制备成电极，压片待用，得电极片。
本发明的上述制备方法作为一个整体，其各个步骤是息息相关无法进行割裂的，各步骤均影响着最终产品的结构及性能。
由于采取上述技术方案后，本发明所取得的技术效果如下：
1.本发明制备方法简单，过程易于控制，制备的产品具有纳米AgMn2O4颗粒分散于超薄Na0.55Mn2O4纳米片上的形貌，并展现出异质结结构，该形貌可进一步保证材料的优良的电化学性能。
2.本发明所制备的产品将其制备成电极片后，在1A·g-1的充放电密度下放电比容量高达335.4F·g-1，10000圈循环后容量保持率接近100％。
3.本发明制备方法简单，过程易于控制，制备成本低，周期短，具有较好的工业推广价值。
本发明适用于制备AgMn2O4@Na0.55Mn2O4复合纳米片，进一步应用于锂电池电极片中。
下面将结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
说明书附图
图1为本发明实施例1所制备产品的TEM和EDS图；
图2为发明实施例1和实施例26所制备样品的XRD图；
图3为发明实施例1所制备的产品的电压-时间曲线图；
图4为本发明实施例1所制备的产品将其制备成电极片后于10A·g-1的充放电密度下测试的循环寿命曲线图；
图5为本发明实施例5、7、10所制备的材料XRD图；
图6为本发明实施例11、13、15所制备的材料XRD图；
图7为本发明实施例16、20、21所制备的材料XRD图。
图8为本发明实施例26所制备样品的TEM图；
图9为本发明实施例26所制备的产品的电压-时间曲线图。
具体实施方式
下述实施例中，所述的试剂如无特殊说明，均采用市售试剂，下述实验方法及检测方法，如无特殊说明均采用现有的实验方法和检测方法。
实施例1一种AgMn2O4@Na0.55Mn2O4复合纳米片的制备方法
本实施例为一种AgMn2O4@Na0.55Mn2O4复合纳米片的制备方法，按照如下的步骤顺序依次进行：
(1)配置醋酸锰溶液，按照醋酸锰与硝酸银的摩尔比为1：0.1，然后将硝酸银溶液滴加至醋酸锰溶液中，形成Mn2+-Ag+混合溶液，记为A；
(2)向A中滴加EDTA溶液，EDTA与醋酸锰的摩尔比为1.5：1，形成溶液B；
(3)向B中加入表面活性剂十二烷基硫酸钠，持续搅拌2h，搅拌速率为20rad/s，形成均一混合溶液C；
(4)向C中缓慢滴加氢氧化钠溶液，滴加速率为两滴/s，氢氧化钠与醋酸锰的摩尔比为3：1，于30℃下反应12h，得沉淀D；
(5)将D用去离子水和乙醇分别过滤三次后，于80℃下干燥12h，得最终产物，纳米AgMn2O4颗粒分散其中的超薄Na0.55Mn2O4纳米片形貌。
(6)将制备好的复合材料、乙炔黑和聚四氟乙烯(PTFE)按照80:15:5的重量比进行称量，称量完毕后再加入适量无水乙醇使其混合在一起，然后放置在超声波震荡下充分震荡使其混合均匀。再将所得的混合均匀的药品放置在恒温水浴锅中进行微沸破乳，通过此操作获得粘稠状的活性物质。
将所得的粘稠状活性物质均匀地涂抹在1cm×1cm的泡沫镍极片上,放入恒温鼓风干燥箱中，在80℃下进行烘干12小时。待极片完全风干冷却后，在10Mpa的压力下压片，最后将极片浸泡在6mol/L的氢氧化钾溶液中12h，所得的极片样品便可以进行后续电化学测试。
将本实施例所制备的产品进行TEM和EDS测试，结果如图1所示，TEM图片为不同的放大倍数的照片，EDS图为含有不同的元素分布图，从图中结果可以得知，制备的产品是AgMn2O4纳米颗粒均匀分散在Na0.55Mn2O4超薄纳米片上，且具有明显的异质结结构。
图2为所制备的产品的XRD图，从图中可以得知，图中既有Na0.55Mn2O4的峰也有AgMn2O4的峰。
经过电化学测试后测试结果图见图3和图4，图中可以得知，在1A·g-1的充放电密度下放电比容量高达335.4F·g-1(C＝it/m△V)，10A·g-1的充放电密度下8000圈循环后容量保持率接近100％。
实施例2-4AgMn2O4@Na0.55Mn2O4复合纳米片的制备方法
本实施例分别为一种AgMn2O4@Na0.55Mn2O4复合纳米片的制备方法，制备步骤与实施例1相似，不同之处仅在于：制备过程中相应的技术参数不同，具体见下表。
表1技术参数表
Figure BDA0003380570530000061
实施例5-10对比例-钼离子掺杂制备复合纳米片
先称取0.6862g的四水乙酸锰以及1.16g乙二胺四乙酸配置成50mL混合溶液，分别计算和称量出含0％(实施例5)、1％(实施例6)、3％(实施例7)、5％(实施例8)、7％(实施例9)，10％(实施例10)浓度钼离子所需的钼酸铵重量，并分别将其掺杂至标号好的混合溶液中搅拌均匀。待药品完全溶解后加入20mg十二烷基磺酸钠以及50mL 0.25mol/L的氢氧化钠溶液后，于室温下搅拌12小时，出现褐色絮状沉淀。将产生的沉淀反复进行三次离心以及无水乙醇清洗之后，再将得出的产物放置于恒温鼓风干燥箱中80℃烘干12小时，最后使用研钵研磨沉淀至粉状后便可得到所需要的复合材料。
将制备好的复合材料、乙炔黑和聚四氟乙烯(PTFE)按照80:15:5的重量比进行称量，称量完毕后再加入适量无水乙醇使其混合在一起，然后放置在超声波震荡下充分震荡使其混合均匀。再将所得的混合均匀的药品放置在恒温水浴锅中进行微沸破乳，通过此操作获得粘稠状的活性物质。
将所得的粘稠状活性物质均匀地涂抹在1cm×1cm的泡沫镍极片上，放入恒温鼓风干燥箱中，在80℃下进行烘干12h。待极片完全风干冷却后，在10Mpa的压力下压片，最后将极片浸泡在6mol/L的氢氧化钾溶液中12h，所得的极片样品便可以进行后续电化学测试。
具体的材料XRD测试结果和将其制备成电极片后的电化学测试结果见图5和表格2，从图中和表格中可以得知钼离子的加入并没有改变产品的结构，且产品的电化学性能未能大幅度提升。
实施例11-15对比例-铜掺杂制备复合纳米片
控制醋酸锰和铜离子的总量为2.8mmoL，拟制备铜离子掺杂量分别为0％(实施例11)、3％(实施例12)、5％(实施例13)、7％(实施例14)、10％(实施例15)摩尔分数的样品材料。首先将称量好对应质量的醋酸锰放入烧杯中，加入50mL的去离子水搅拌使其完全溶解，然后再加入0.58g螯合剂乙二胺四乙酸二钠搅拌均匀，然后加入50mg十二烷基硫酸钠，搅拌均匀，之后再向溶液中加入50mL、0.25mol/L的氢氧化钠水溶液，随后便有沉淀物质产出，然后再将放有沉淀产物的烧杯放到水浴30℃下磁力搅拌12h。最后将所得到的沉淀产物用去离子水和酒精溶液进行离心和洗涤，将最终所得到的离心产物放到80℃干燥箱里进行干燥，干燥完成后进行研磨，将研磨产物标号留着备用。
将制备好的复合材料、乙炔黑和聚四氟乙烯(PTFE)按照80:15:5的重量比进行称量，称量完毕后再加入适量无水乙醇使其混合在一起，然后放置在超声波震荡下充分震荡使其混合均匀。再将所得的混合均匀的药品放置在恒温水浴锅中进行微沸破乳，通过此操作获得粘稠状的活性物质。
将所得的粘稠状活性物质均匀地涂抹在1cm×1cm的泡沫镍极片上,放入恒温鼓风干燥箱中，在80℃下进行烘干12h。待极片完全风干冷却后，在10Mpa的压力下压片，最后将极片浸泡在6mol/L的氢氧化钾溶液中12h，所得的极片样品便可以进行后续电化学测试。
具体的材料XRD测试结果和将其制备成电极片后的电化学测试结果见图6和表2。从图中和表格中可以得知Cu2+加入改变了锰氧化物的结构，且材料的电化学比容量有大幅提升，但是循环稳定性非常差，说明产物可逆性比较差。
实施例16-21对比例-钴掺杂制备复合纳米片
将3.0mmoL乙酸锰添加到50mL去离子水中并搅拌均匀，然后添加0.58g乙二胺四乙酸二钠(EDTA)，并添加不同的摩尔分数[0％(实施例16)，1％(实施例17)，3％(实施例18)，5％(实施例19)，7％(实施例20)，10％(实施例21)]无水氯化钴的晶体，用50mg十二烷基硫酸钠作为表面活性剂(SDS)溶解在上述溶液中，然后逐滴添加0.25mol/L NaOH水溶液50mL，采用化学沉积法，在搅拌过程中通过温度为室温的磁力搅拌水浴，以获得化学沉积的沉淀产物。室温下进行的，搅拌时间为12h。最后，将其内的溶液及沉淀物进行抽滤操作(注意：抽滤时，先用蒸馏水水洗两到三次，然后再用无水乙醇清洗三次)。抽滤后所得产物需要进行烘干处理，烘干时应设置烘箱的温度为80℃，定时为12h。取出后研磨以备使用。
将制备好的复合材料、乙炔黑和聚四氟乙烯(PTFE)按照80:15:5的重量比进行称量，称量完毕后再加入适量无水乙醇使其混合在一起，然后放置在超声波震荡下充分震荡使其混合均匀。再将所得的混合均匀的药品放置在恒温水浴锅中进行微沸破乳，通过此操作获得粘稠状的活性物质。
将所得的粘稠状活性物质均匀地涂抹在1cm×1cm的泡沫镍极片上,放入恒温鼓风干燥箱中，在80℃下进行烘干12h。待极片完全风干冷却后，在10Mpa的压力下压片，最后将极片浸泡在6mol/L的氢氧化钾溶液中12h，所得的极片样品便可以进行后续电化学测试。
具体的材料XRD测试结果和将其制备成电极片后的电化学测试结果见图7和表2，钴离子掺杂后材料生成了CoMn2O4,产品的性能有了一定的提高，但是提高不明显。
实施例22-23对比例-铁掺杂制备复合纳米片
在50mL去离子水中加入0.0028mol醋酸锰(MnAc)，然后按n(Fe)：n(Mn)＝0.01，0.10的比例混合。在混合物中分别加入1.16g乙二胺四乙酸(EDTA)。将得到的溶液分别标记为Fe-0.01(实施例22)、Fe-0.10(实施例23)。在上述溶液中加入50mg十二烷基硫酸钠(SDS)作为表面活性剂，加入50mL0.25 mol/LNaOH液体沉淀反应。用磁力搅拌器在25℃下反应12h，在其充分反应之后，再用去离子水和乙醇分别三次过滤和洗涤得到的活性物质。之后将活性物质材料放在80℃的烘箱中干燥6h之后，将其研磨以供后续测试使用。
将制备好的复合材料、乙炔黑和聚四氟乙烯(PTFE)按照80:15:5的重量比进行称量，称量完毕后再加入适量无水乙醇使其混合在一起，然后放置在超声波震荡下充分震荡使其混合均匀。再将所得的混合均匀的药品放置在恒温水浴锅中进行微沸破乳，通过此操作获得粘稠状的活性物质。
将所得的粘稠状活性物质均匀地涂抹在1cm×1cm的泡沫镍极片上,放入恒温鼓风干燥箱中，在80℃下进行烘干12h。待极片完全风干冷却后，在10Mpa的压力下压片，最后将极片浸泡在6mol/L的氢氧化钾溶液中12h，所得的极片样品便可以进行后续电化学测试。将其制备成电极片后的电化学测试结果见表2，铁离子的加入抑制了材料的电化学性能，使得比容量比未掺杂前更低。
实施例24-25对比例-锡掺杂制备复合纳米片
在50mL去离子水中加入0.0028mol醋酸锰(MnAc)，然后按n(Sn)：n(Mn)＝0.01，0.10的比例混合。在混合物中分别加入1.16g乙二胺四乙酸(EDTA)。将得到的溶液分别标记为Sn-0.01(实施例22)、Sn-0.10(实施例23)。在上述溶液中加入50mg十二烷基硫酸钠(SDS)作为表面活性剂，加入50mL0.25mol/L NaOH液体沉淀反应。用磁力搅拌器在25℃下反应12h，在其充分反应之后，再用去离子水和乙醇分别三次过滤和洗涤得到的活性物质。之后将活性物质材料放在80℃的烘箱中干燥6h之后，将其研磨以供后续测试使用。
将活性物质、乙炔黑(作为导电剂)和聚四氟乙烯(0.01mol/L的PTFE作为粘结剂)加入少量乙醇使乙醇能够充分没过上述混合物质，质量比为80:15:5，超声摇动溶液20分钟。溶液在80℃的水浴中缓慢干燥，使其成为厚乳液浆。将混合乳液均匀涂于1cm×1cm发泡镍片上，在80℃烘箱中干燥6h，用压片机在5MPa的压力下压成薄片，得到研究电极。将研究电极浸泡在6mol/L KOH溶液中12h使用。
将其制备成电极片后的电化学测试结果见表2。锡离子的加入抑制了材料的比容量，使得比容量比未掺杂前更低。
实施例26不掺杂银制备复合纳米片
在50mL去离子水中加入0.0028mol醋酸锰(MnAc)，在混合物中分别加入1.16g乙二胺四乙酸(EDTA)。将得到的溶液标记为Ag-0.00(实施例26)、在上述溶液中加入50mg十二烷基硫酸钠(SDS)作为表面活性剂，加入50mL 0.25mol/L NaOH液体进行沉淀反应。用磁力搅拌器在25℃下反应12h，在其充分反应之后，再用去离子水和乙醇分别三次过滤和洗涤得到的活性物质。之后将活性物质材料放在80℃的烘箱中干燥6h之后，将其研磨以供后续测试使用。具体测试结果见表2。
将活性物质、乙炔黑(作为导电剂)和聚四氟乙烯(0.01mol/L的PTFE作为粘结剂)加入少量乙醇使乙醇能够充分没过上述混合物质，质量比为80:15:5，超声摇动溶液20min。溶液在80℃的水浴中缓慢干燥，使其成为厚乳液浆。将混合乳液均匀涂于1cm×1cm发泡镍片上，在80℃烘箱中干燥6h，用压片机在5MPa的压力下压成薄片，得到研究电极。将研究电极浸泡在6mol/L KOH溶液中12h使用。
具体的TEM、XRD结果和将其制备成电极片后的和电压-时间测试结果见图8、图2、图9和表2。从图中和表格中可以得知未加入银离子所制备的产品为单纯的纳米片层结构，且层状结构有大量的堆叠现象，其电化学性能在1A g-1的电流密度下放电比容量为114.7Fg-1，明显低于Ag+掺杂的样品，这主要是因为产品为单纯的纳米片层结构，所以材料容易团聚，从而导致了材料的活性表面比较小，从而使得材料的电化学性能不尽人意。
表2放电比容量表
Figure BDA0003380570530000101
Figure BDA0003380570530000111
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明权利要求保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种AgMn2O4@Na0.55Mn2O4复合纳米片的制备方法，其特征在于，按照如下的步骤顺序依次进行：
（1）配置醋酸锰溶液，然后将硝酸银溶液滴加至醋酸锰溶液中，形成Mn2+-Ag+混合溶液，记为A；
（2）向Ａ中滴加EDTA溶液，形成溶液B；
（3）向B中加入表面活性剂，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠，持续搅拌2h，形成均一混合溶液C；
（4）向C中缓慢滴加氢氧化钠溶液，于30℃下反应12h，得沉淀D；
（5）将D用去离子水和乙醇分别过滤三次后，于60℃-100℃下干燥12h，得最终产物。
2.根据权利要求1所述的一种AgMn2O4@Na0.55Mn2O4复合纳米片的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述醋酸锰与硝酸银的摩尔比为1：0.05-0.2。
3.根据权利要求1所述的一种AgMn2O4@Na0.55Mn2O4复合纳米片的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述EDTA与醋酸锰的摩尔比为1-5：1。
4.根据权利要求1所述的一种AgMn2O4@Na0.55Mn2O4复合纳米片的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，所述氢氧化钠与醋酸锰的摩尔比为2-10：1。
5.根据权利要求1所述的一种AgMn2O4@Na0.55Mn2O4复合纳米片的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，滴加速率为两滴/s。
6.根据权利要求1所述的一种AgMn2O4@Na0.55Mn2O4复合纳米片的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，搅拌速率为20rad/s。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的一种AgMn2O4@Na0.55Mn2O4复合纳米片的制备方法，其特征在于，所述最终产物的形貌为纳米AgMn2O4分散其中的超薄Na0.55Mn2O4纳米片形貌，且有明显的异质结结构。
CN202111432024.0A 2021-11-29 2021-11-29 一种AgMn2O4@Na0.55Mn2O4复合纳米片的制备方法 Active CN114122364B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111432024.0A CN114122364B (zh) 2021-11-29 2021-11-29 一种AgMn2O4@Na0.55Mn2O4复合纳米片的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111432024.0A CN114122364B (zh) 2021-11-29 2021-11-29 一种AgMn2O4@Na0.55Mn2O4复合纳米片的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114122364A CN114122364A (zh) 2022-03-01
CN114122364B true CN114122364B (zh) 2023-04-25

Family

ID=80371322

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111432024.0A Active CN114122364B (zh) 2021-11-29 2021-11-29 一种AgMn2O4@Na0.55Mn2O4复合纳米片的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114122364B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115432742A (zh) * 2022-09-09 2022-12-06 浙江格派钴业新材料有限公司 一种复合前驱体材料的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2356286A1 (fr) * 1976-06-25 1978-01-20 Anvar Compositions destinees a des applications electrochimiques et electrodes qui en sont formees
JPH03154636A (ja) * 1989-11-13 1991-07-02 Hitachi Ltd 脱臭触媒
WO2012071709A1 (zh) * 2010-11-29 2012-06-07 中国科学院大连化学物理研究所 一种ag/mnyox/c催化剂及其制备和应用
CN105514375A (zh) * 2015-12-11 2016-04-20 武汉理工大学 一种碳包覆Na0.55Mn2O4·1.5H2O纳米复合材料及其制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7041414B2 (en) * 2002-09-10 2006-05-09 The University Of Chicago Silver manganese oxide electrodes for lithium batteries
US7846585B2 (en) * 2007-06-29 2010-12-07 Uchicago Argonne, Llc Silver manganese vanadium oxide electrodes for lithium batteries

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2356286A1 (fr) * 1976-06-25 1978-01-20 Anvar Compositions destinees a des applications electrochimiques et electrodes qui en sont formees
JPH03154636A (ja) * 1989-11-13 1991-07-02 Hitachi Ltd 脱臭触媒
WO2012071709A1 (zh) * 2010-11-29 2012-06-07 中国科学院大连化学物理研究所 一种ag/mnyox/c催化剂及其制备和应用
CN105514375A (zh) * 2015-12-11 2016-04-20 武汉理工大学 一种碳包覆Na0.55Mn2O4·1.5H2O纳米复合材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114122364A (zh) 2022-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Polyvinylpyrrolidone (PVP) assisted in-situ construction of vertical metal-organic frameworks nanoplate arrays with enhanced electrochemical performance for hybrid supercapacitors
Xie et al. Electrochemical properties of ZnO added with Zn-Al-hydrotalcites as anode materials for Zinc/Nickel alkaline secondary batteries
CN110980673B (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
CN107359054A (zh) 一种复合电极材料、其制备方法及应用
CN110212192A (zh) 一种包覆碳层厚度可调的纳米四氧化三铁复合材料及其制备方法和应用
CN111816455A (zh) 一种双金属有机框架纳米片及其在超级电容器中的应用
CN114122364B (zh) 一种AgMn2O4@Na0.55Mn2O4复合纳米片的制备方法
CN111463026A (zh) 镍钴硫/碳纳米管复合材料及其制备方法和应用
CN112490017A (zh) 一种NiCo-LDH纳米材料的制备方法及其应用
CN101478059B (zh) 一种Ni-Co碱性二次电池及其电极材料的制备方法
Li et al. Unique 3D bilayer nanostructure basic cobalt carbonate@ NiCo–layered double hydroxide nanosheets on carbon cloth for supercapacitor electrode material
Shangguan et al. Effects of different Ni (OH) 2 precursors on the structure and electrochemical properties of NiOOH
CN110668505A (zh) 含钴二维手风琴状纳米片材料及其制备方法和应用
Yin et al. Prussian blue analogues derived from NiFe-hydroxide nanoplates with synergistic effect and as high performance supercapacitors
CN110931780B (zh) 一种锂离子电池负极材料用ZnFe2O4纳米立方体的制备方法
CN114758898B (zh) C/N-NiCoFeMn LDH复合电极材料及其制备方法
CN115360028B (zh) CNTs@CuCo-LDH/BPQD复合电极的制备方法及应用
CN114914442B (zh) 硫化铜材料在电池正极材料中的用途、电极及电池
CN113444365B (zh) 一种杂化掺杂型聚吡咯纸基柔性电极材料及制备方法
CN111029166B (zh) 一种超级电容器用褐煤基多孔碳/CoNi2S4复合电极及其制备方法和应用
CN112599361B (zh) 基于铋基电极的宽温区高性能电化学储能器件
CN111146012B (zh) 一种微米棒状P4O6(Ni(CO)3)4基复合材料、制备方法及应用
CN110040789B (zh) 一种铁酸镍微球超级电容器电极材料的制备方法
CN105712391B (zh) 一种制备高比容量梭状氧化铜电极材料的方法
CN109273275A (zh) 三氧化二钒负载纳米镍、制备方法及其制备的电极材料和超级电容器

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