[发明专利]一种高容量自支撑二氧化锰/碳复合电极的制备方法

权利要求书

1.一种制备高容量自支撑二氧化锰/碳复合电极的方法，其特征在于：所述二氧化锰是具有2×2隧道结构的α型二氧化锰，且所述制备方法包括下述步骤：

步骤一

将硫酸锰与水溶性结构稳定剂溶解于硫酸水溶液形成混合溶液；所述水溶性结构稳定剂为带有金属阳离子的硫酸盐；所述金属阳离子的半径为1～1.52×10^-10m；

步骤二

选用表面清洁干净的碳质材料作为阳极，以步骤一所得混合溶液作为电解液；在15℃以下，在阳极进行氧化电化学沉积二氧化锰，得到半成品；进行阳极氧化电化学沉积时，控制阳极电势大于或等于0.14V，所述阳极电势是相对于硫酸亚汞电极的电势；

步骤三

将步骤二所得半成品置于含有水溶性结构稳定剂的溶液中，于120-200℃进行水热反应；得到所述高容量自支撑二氧化锰/碳复合电极。

2.根据权利要求1所述的一种制备高容量自支撑二氧化锰/碳复合电极的方法；其特征在于：步骤一、步骤三中所述水溶性结构稳定剂所带金属阳离子选自Ce³⁺、La³⁺、K⁺、Rb⁺至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种制备高容量自支撑二氧化锰/碳复合电极的方法；其特征在于：步骤一中，所述混合溶液中硫酸的浓度为0.5～3mol/L，所述水溶性结构稳定剂的浓度为0.01～0.1mol/L，所述硫酸锰浓度为0.1～1mol/L。

4.根据权利要求1所述的一种制备高容量自支撑二氧化锰/碳复合电极的方法；其特征在于：步骤二中，在阳极进行氧化电化学沉积二氧化锰时，控制电解液的温度为5～15℃。

5.根据权利要求1所述的一种制备高容量自支撑二氧化锰/碳复合电极的方法；其特征在于：步骤三中，水热反应的时间优选为8-24小时。

6.根据权利要求1所述的一种制备高容量自支撑二氧化锰/碳复合电极的方法；其特征在于：步骤三中，含有水溶性结构稳定剂的溶液是溶质为水溶性结构稳定剂的溶液；所述溶质为水溶性结构稳定剂的溶液中，水溶性结构稳定剂的浓度为0.02～0.2mol/L。

7.根据权利要求1所述的一种制备高容量自支撑二氧化锰/碳复合电极的方法；其特征在于：步骤三中所得高容量自支撑二氧化锰/碳复合电极中Mn⁴⁺/Mn³⁺的比值为1-5:1。

8.根据权利要求1所述的一种制备高容量自支撑二氧化锰/碳复合电极的方法；其特征在于：当步骤二中所用碳质材料为碳纸时，其所得高容量自支撑二氧化锰/碳复合电极在扫描速率为200mV时其容量保持率还大于60％。