[发明专利]一种二氧化锰树枝状纳米阵列电极材料及制备方法

权利要求书

1.一种二氧化锰树枝状纳米阵列电极材料，其特征在于：所述的二氧化锰树枝状纳米阵列电极材料由多个树枝状二氧化锰阵列单元组成，所述的每个树枝状二氧化锰阵列单元包括一个单晶二氧化锰方形纳米管主干，在单晶二氧化锰方形纳米管主干上生长有单晶二氧化锰方形纳米管枝干。

2.如权利要求1所述的二氧化锰树枝状纳米阵列电极材料，其特征在于：所述的二氧化锰树枝状纳米阵列电极材料由多个树枝状二氧化锰阵列单元组成，所述的每个树枝状二氧化锰阵列单元包括一个单晶二氧化锰方形纳米管主干，在单晶二氧化锰方形纳米管主干的四个侧棱上生长有四列单晶二氧化锰方形纳米管枝干，主干与枝干之间为共格生长关系；

所述的单晶二氧化锰方形纳米管枝干轴向与单晶二氧化锰方形纳米管主干轴向之间的夹角范围为57°～62°；

所述的单晶二氧化锰方形纳米管枝干轴向沿单晶二氧化锰方形纳米管主干轴向有序排列，且主干与枝干轴向之间的夹角在夹角范围57°～62°内呈正态分布，均值为59°。

3.一种制备如权利要求1所述的二氧化锰树枝状纳米阵列电极材料的方法，该方法以高锰酸钾和盐酸为初始原料制备，其特征在于：该方法采用两步水热法合成；

第一步水热法过程中采用单抛硅片作为基底来生长纳米阵列；

第二步水热法过程中采用生长有单晶二氧化锰方形纳米管主干的单抛硅片作为基底来二次生长纳米阵列；

在二次生长时将生长有单晶二氧化锰方形纳米管主干的单抛硅片放置位置为倾斜20°～60°斜靠水热釜壁，单抛硅片的抛光面向下放置；

在二次生长时原料的浓度低于一次生长时原料的浓度。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：该方法具体包括以下步骤：

步骤一，第一步水热法：

在水热釜中依次加入单抛硅片、高锰酸钾和盐酸，加热至140℃，进行晶体的生长，生长时间为12h；

其中：高锰酸钾与盐酸的摩尔比之比为1：4，盐酸的浓度为2/7mol/L；

生长完成后冷却，取出单抛硅片；

步骤二，第二步水热法：

在另一个水热釜中加入生长有单晶二氧化锰方形纳米管主干的单抛硅片，其中水热釜与单抛硅片的对应关系为：每45mL的水热釜中放入三片尺寸为1cm×3cm的单抛硅片，在二次生长时将生长有单晶二氧化锰方形纳米管主干的单抛硅片放置位置为倾斜20°～60°斜靠水热釜壁，单抛硅片的抛光面向下放置，然后加入高锰酸钾和盐酸，加热至140℃，进行晶体的二次生长，二次生长时间为12h；其中：高锰酸钾与盐酸的摩尔比之比为1：4，盐酸的浓度为1/7mol/L；二次生长完成后冷却，取出单抛硅片。

5.权利要求1所述的二氧化锰树枝状纳米阵列电极材料用于作为超级电容器电极材料的应用。

6.权利要求1所述的二氧化锰树枝状纳米阵列电极材料用于通过钾离子掺杂后作为超级电容器电极材料的应用。

7.权利要求1所述的二氧化锰树枝状纳米阵列电极材料用于与石墨烯粉末混合得到二氧化锰树枝纳米-石墨烯复合材料后作为超级电容器电极材料的应用。

8.权利要求1所述的二氧化锰树枝状纳米阵列电极材料用于与氧化石墨烯粉末混合得到二氧化锰树枝纳米-氧化石墨烯复合材料后作为超级电容器电极材料的应用。