[发明专利]一种高机械强度的银掺杂二氧化锰气凝胶的制备方法

说明书

本发明属于催化剂制备领域，涉及一种高机械强度的银掺杂二氧化锰气凝胶的制备方法。本发明提供一种高机械强度的银掺杂二氧化锰气凝胶，所述二氧化锰气凝胶中掺杂有银元素，其化学成分符合化学通式：Ag‑K_2‑xMn₈O₁₆，其中，0＜x＜2。本发明还进一步提供一种高机械强度的银掺杂二氧化锰气凝胶的制备方法。本发明提供的一种高机械强度的银掺杂二氧化锰气凝胶，制备获得的二氧化锰气凝胶，具有机械强度高，比表面积大，导电性好，制备方法简单，成本低廉，易于放大等优点。

技术领域

本发明属于催化剂制备领域，涉及一种高机械强度的银掺杂二氧化锰气凝胶的制备方法。

背景技术

随着城市化的不断发展和能源成本的不断提高，人们对于材料的性能也提出了更高的要求。气凝胶作为低密度、高孔隙率的材料，其在能源转化和储藏、传感器、催化转化、选择性吸附和脱附、绝热等方面具有非常大的应用前景。气凝胶的合成方法通常是模板法和溶胶-凝胶法。但是两种方法都有一定的缺点而限制其应用。比如严重依赖模板、制作方法复杂、机械强度低等问题。

二氧化锰作为过渡金属氧化物，其资源丰富、价格低廉、环境友好、晶型结构丰富，可设计性强、电化学性能好等优点逐渐在电催化和催化剂载体等方面广泛应用。将气凝胶的优点和二氧化锰本身的优势结合起来开发高强度、廉价、环境友好的电催化剂和催化剂载体具有十分重要的意义。

文建国等以高锰酸钾和反丁烯二酸为原料，采用溶胶-凝胶法和超临界干燥法制备二氧化锰气凝胶(无机材料学报，2009，24，521)。Jung等人)有报道在不使用模板和支撑材料的前提下通过自组装的方法，使纳米线相互交联，从而来制备气凝胶材料(NanoLett.2014,14)。专利(201510643709.8)通过冰模板法制备δ-MnO₂二氧化锰纳米片气凝胶。但是以上方法制备的气凝胶机械强度都不是很高，严重限制了其应用。因此，一种迫切需要一种高强度的二氧化锰气凝胶制备方法。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高机械强度的银掺杂二氧化锰气凝胶的制备方法，用于解决现有技术中缺乏高机械强度的二氧化锰气凝胶的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种高机械强度的银掺杂二氧化锰气凝胶，所述二氧化锰气凝胶中掺杂有银元素，其化学成分符合化学通式：Ag-K_2-xMn₈O₁₆，其中，0＜x＜2。所述银掺杂二氧化锰气凝胶的具体晶相结构符合PDF44-1396晶相结构。

上述化学通式Ag-K_2-xMn₈O₁₆中，K_2-xMn₈O₁₆的元素右下标数字及字母均代表各对应元素的摩尔比例关系。

优选地，所述银(Ag)元素添加量以银掺杂二氧化锰气凝胶(Ag-K_2-xMn₈O₁₆)的总质量计，其所占质量百分比为大于0且小于等于50％(0＜Ag≤50％)。

更优选地，所述银(Ag)元素添加量以银掺杂二氧化锰气凝胶(Ag-K_2-xMn₈O₁₆)的总质量计，其所占质量百分比为10％。

优选地，所述Ag-K_2-xMn₈O₁₆的微观结构为纳米线。所述纳米线的长度可达几十微米。所述纳米线的长度不均一。所述纳米线构成气凝胶。

本发明第二方面提供一种高机械强度的银掺杂二氧化锰气凝胶的制备方法，包括以下步骤：