[发明专利]一种中空纳米二氧化锰的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米球制备领域，具体涉及一种中空纳米二氧化锰的制备方法。

背景技术

二氧化锰作为一种重要的功能性无机材料，其来源丰富，价格低廉，环境友好，引起了研究者们极大的兴趣。由于其独特的物理和化学性质，使其在催化剂、吸附和电化学超级电容器方面得到广泛应用。二氧化锰作为电极材料其性能相对贵金属氧化物比较差，中空结构由于其较高的比表面积，较低的密度以及较大的空腔体积受到了广泛的关注，制备中空纳米二氧化锰，可以显著提高二氧化锰的比表面积，增大其比电容，可作为超级电容器电极材料。

目前很多研究者采用水热法制备中空二氧化锰，但得到的中空微球粒径较大，粒径分布不均匀，也有不少研究者通过模板法结合水热法制备中空纳米二氧化锰，但在后续除去模板的过程对中空结构影响较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中空纳米二氧化锰的制备方法，可以大大增加二氧化锰的比表面积。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

以高锰酸钾和硫酸锰为原料，引入铈离子，采用水热法制得中空纳米二氧化锰。包括以下步骤：

（1）将2～8mL浓硫酸缓慢滴加到50-60mL去离子水中； 

（2）加入硫酸锰，控制其浓度为0.05～0.4 mol/L；

（3）加入高锰酸钾，控制其浓度为0.05～0.2 mol/L；

（4）加入0.75～6g硝酸铈；

（5）搅拌反应0.1～1h；

（6）80～160℃水热反应0.1～12h；

（7）所得产物用去离子水冲洗数次，80℃下干燥12h，即得中空纳米二氧化锰。

所述的中空纳米二氧化锰是由二氧化锰纳米线组成的直径为150nm的中空球。

所述的中空纳米二氧化锰用于制备超级电容器电极材料。

本发明的显著优点在于：在反应体系中引入铈离子，直接水热法一步完成制备中空纳米二氧化锰，实验操作简单，得到的中空纳米球粒径分布均匀。铈离子的存在，有利于二氧化锰形成一维的纳米线，同时增加了反应体系中离子的强度，使二氧化锰纳米离子很快聚集在一起，形成纳米球，大大增加了二氧化锰的比表面积。

附图说明

图1是实施例1、实施例2、实施例3所得纳米二氧化锰的XRD图。

图2是实施例1所得纳米二氧化锰的SEM图。

图3是实施例2所得纳米二氧化锰的SEM图。

图4是实施例3所得纳米二氧化锰的SEM图。

图5是实施例4所得纳米二氧化锰的SEM图。

图6是实施例5所得纳米二氧化锰的SEM图。

图7是所得纳米二氧化锰的充放电图。

具体实施方式

以下是本发明的几个具体实施例，进一步说明本发明，但是本发明不仅限于此。

实施例1

首先将2mL浓硫酸缓慢滴加到50mL去离子水中，再将1.69g硫酸锰溶解在上述溶液中，然后缓慢加入0.948g高锰酸钾，室温下，磁力搅拌20min，然后移至高压反应釜中，在150℃下反应1h，最后将得到的产物用去离子水冲洗数次后在80℃下干燥12h，即得到中空纳米二氧化锰。

实施例2

首先将2mL浓硫酸缓慢滴加到50mL去离子水中，再将1.69g硫酸锰溶解在上述溶液中，然后依次缓慢加入0.948g高锰酸钾和0.5g六水合硝酸铈，室温下，磁力搅拌20min，然后移至高压反应釜中，在150℃下反应1h，最后将得到的产物用去离子水冲洗数次后在80℃下干燥12h，即得到中空纳米二氧化锰。

实施例3

首先将2mL浓硫酸缓慢滴加到50mL去离子水中，再将1.69g硫酸锰溶解在上述溶液中，然后依次缓慢加入0.948g高锰酸钾和0.75g六水合硝酸铈，室温下，磁力搅拌20min，然后移至高压反应釜中，在150℃下反应1h，最后将得到的产物用去离子水冲洗数次后在80℃下干燥12h，即得到中空纳米二氧化锰。

实施例4

首先将2mL浓硫酸缓慢滴加到50mL去离子水中，再将1.69g硫酸锰溶解在上述溶液中，然后依次缓慢加入0.948g高锰酸钾和1g六水合硝酸铈，室温下，磁力搅拌20min，然后移至高压反应釜中，在150℃下反应1h，最后将得到的产物用去离子水冲洗数次后在80℃下干燥12h，即得到中空纳米二氧化锰。

实施例5